[发明专利]一种多模光脉冲簇时空光谱信息高速测量的方法及装置

权利要求书

1.一种多模光脉冲簇时空光谱信息高速测量的方法，所述的多模光脉冲簇在空间上包括多个不同的光纤模式，在时间上由一个或多个光脉冲组成，脉冲簇的时间宽度在10飞秒到100皮秒之间，两个待测孤子簇之间的时间间隔大于每个脉冲簇宽度的100倍，该测量方法的特征在于，包括以下步骤：

S1. 利用模式解复用器将多模光脉冲簇中不同光纤模式的光成分转化为光纤基模并分解到不同的单模光纤中；

S2. 利用可调衰减器对单模光纤中的光进行适当的衰减，以减小非线性效应对测试精度的影响；

S3. 利用光纤延迟线调整不同单模光纤中传播的光的时延，然后利用光纤耦合器将其耦合到同一根单模光纤中，由于原来在不同空间模式上的光成分在单模光纤中具有不同的时延，从而实现将空间信息映射到时域上；

S4. 将步骤S3中合成的单模光纤中的光通过色散光纤，使脉冲簇在时域上发生展宽，并将光谱的信息映射到时域上，最后利用高速光电探测器和高速实时示波器对时域信息进行探测，从而实现对各模式光谱信息的高速测量。

2.一种实现权利要求1所述方法的测试装置，其特征在于包括：模式解复用器、可调光衰减器、光纤延迟线、光纤耦合器、色散光纤、高速光电探测系统；所述模式解复用器、可调光衰减器、光纤延迟线、光纤耦合器、色散光纤、高速光电探测系统通过单模光纤顺次连接，实现从空间和频域到时域的映射和时域的高速数据采集；

所述的高速光电探测系统由高速光电探测器和与其通过电缆连接的高速实时示波器构成，可实现高速信号探测。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于：所述的模式解复用器将少模光纤中不同模式传输的光转化为基模，并分解到不同单模光纤中传输。

4.根据权利要求2或3所述的测试装置，其特征在于：所述的模式解复用器，采用光子灯笼实现，光子灯笼通过多根不同结构的单模光纤合束拉锥实现模式解复用功能，其输入端接口可传输多个模式，该输入端接口与少模光纤直接连接；输出端为多端口结构，每个端口与普通单模光纤直接连接，少模光纤中输出的不同模式的光都转化为单模光纤的基模，并分别从不同的端口输出。

5.根据权利要求2或3所述的测试装置，其特征在于：所述的模式解复用器，采用串联不对称光纤耦合器结构，不对称光纤耦合器由少模光纤和单模光纤拉锥实现，通过谐振耦合效应可以将少模光纤中输入光中的一个高阶模式转化为基模，并从单模光纤输出，其它模式继续在少模光纤中传输，将多个不对称光纤模式耦合器串联，每个耦合器下载一个特定的模式，从而实现模式分离。

6.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于：所述的可调光衰减器两端与标准单模光纤直接连接，对输入光的损耗可连续调节，其作用是避免非线性效应对测试精度的影响。

7.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于：所述的光纤延迟线可改变输出激光的时延，其作用是实现不同空间模式的光在时域的分离。

8.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于：所述的光纤耦合器可将多个单模光纤中的光耦合到一根单模光纤中，通过串联多根拉锥光纤耦合器或采用波导阵列光栅实现。

9.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于：所述的色散光纤具有大的总色散值，采用色散补偿光纤或长距离的单模光纤实现，其作用为利用色散傅里叶变换的方法将频域信息映射到时域上。