[发明专利]一种超快过程探测的时域-频域转换器

说明书

本发明公开了一种超快过程探测的时域‑频域转换器，包括第一层和第二层；第一层包括单模半导体激光器和光学平板，单模半导体激光器7通过第一光纤连接器6与第一空间准直器2连接，经过一段空间光路由第二空间准直器3接收，第一空间准直器和第二空间准直器之间设有快门，快门连接快门控制器，快门控制器连接快门开关，单模半导体激光器连接光源开关，第二层包括待测信号源，待测信号源一端通过第二光纤连接器与第二空间准直器连接，另一端通过第三光纤连接器连接三端口分束器，三端口分束器连接第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口。本发明探测速度快、分辨率高、结构简单、成本低、抗干扰能力强，维护简单。

技术领域

本发明属于超短脉冲测量技术领域，涉及一种超快过程探测的时域-频域转换器。

背景技术

近年来，超短激光脉冲技术在信号处理、光通信和生物成像等科学技术领域得到迅猛发展，然而如何实现对超短脉冲的测量是超快激光领域面临的一个关键问题，特别是对超快过程的实时测量，为最具挑战性的难题。由于传统的光谱仪是利用转换狭缝、移动光栅和电荷耦合器件等方式来测量信号光谱，所以其探测速率受到机械或者电学的限制而难以提高，因此采用传统的光谱仪无法获取超短激光脉冲的实时光谱信息，也无法实现对基于超短脉冲为信息载体的物理、化学和生物等复杂系统中非重复瞬态信息的检测。

通过采用基于色散管理方法的色散傅里叶变换方法可以克服传统光谱仪的速度限制，实现对频域信息的实时测量。当将该方法用来研究锁模光纤激光器的启动过程时，可以发现例如光谱拍频等的新现象。利用该方法还可以研究光学非线性介质中噪声、不稳定性和巨波孤子等非重复现象的瞬态过程。此外通过该方法将二维图像映射到时间序列上时，采用光电探测器和模数转换可得到被测量的二维图像，其拍摄的帧速率比普通CCD高1000倍以上。因此，研制基于该方法的时域-频域转换器具有很高的应用价值和商业价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种超快过程探测的时域-频域转换器，具有能够大大提高对待测脉冲频域信息的检测速度，实现对超快过程非重复信号的实时测量的优点。

本发明所采用的技术方案是，一种超快过程探测的时域-频域转换器，包括第一层和第二层；

第一层包括单模半导体激光器和光学平板，单模半导体激光器通过第一光纤连接器连接设置于光学平板上的第一空间准直器，光学平板上还设有通过空间光路连接第一空间准直器的第二空间准直器，第一空间准直器和第二空间准直器之间设有快门，快门连接快门控制器，快门控制器连接快门开关，单模半导体激光器连接光源开关，

第二层包括待测信号源，待测信号源一端通过第二光纤连接器与第二空间准直器连接，另一端通过第三光纤连接器连接三端口分束器，三端口分束器连接第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口。

本发明的特点还在于：

第一输出端口连接光谱仪直接检测待测信号的光谱图，第二输出端口连接示波器直接检测待测信号的时域序列，第三输出端口通过色散补偿光纤连接示波器检测待测信号的实时频域序列。

第一输出端口和第二输出端口输出的光束的分束比例均为25％，第三输出端口的光束的分束比例为50％。

第一空间准直器与第一光纤连接器之间通过单模光纤连接。

光学平板长13-16cm，宽9-11cm，表面设有多个螺丝安装孔位。

快门控制器的电压为12V，由可充电电池驱动，快门开关速度为1ms-5ms每次。

单模半导体激光器工作波段为960-990nm，输出功率为0-550mW。

色散补偿光纤的型号为NDCF-G.652C，长度为1km-5km。

三端口分束器的工作波段为1520-1580nm。

本发明的有益效果是：