[发明专利]一种基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制方法及系统，所述方法包括：激光器输出高斯脉冲到第一光栅进行选频处理后，通过第一透镜转换到频域脉冲，通过液晶空间光调制器加入正弦相位，再通过第二透镜转换回时域脉冲后经过第二光栅输入至单模光纤实现非线性效应以辐射色散波，并通过光谱仪测量经过所述单模光纤输出的泵浦光和色散波。本发明使用正弦频域相位调制来同时对时域脉冲进行整形和色散波辐射进行控制，调制能力强。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制方法及系统。

背景技术

色散波是一种在非线性介质中非常普遍的现象。当光脉冲在光纤等非线性介质中传输时，由于其中固有的高阶色散效应与非线性克尔效应，部分能量会在传输中被转移到共振频率上，这一现象被称为色散波或切伦科夫辐射。通过这一过程，可以从输入的脉冲频率向另一可控的频率上进行能量转移，在相关技术领域中，这个范围从深紫外一直到中红外波长区都可以实现，其中有很多波长是通过其它办法非常难以达到的，此外，该理论还可以用来展宽并调制频谱，从而生成超连续谱以及在光谱仪上得到应用。

在这一辐射过程中，共振频率与输入脉冲频率之间的频率差，由光纤中的色散参数与克尔非线性参数共同决定。在之前的研究中，通过使用新型光纤诸如液体或气体填充的空心光纤、光子晶体光纤或光波导结构来达到改变色散和非线性参数的目的，或通过特别调整的输入光如暗孤子或多孤子来达到，从而对辐射色散波的频率进行控制与选择。然而上述技术都需要对激光器及光路作较大调整，大部分的研究甚至需要一个全新的光纤，这会使得成本及难度大幅增加。

在现有技术中，其它样式的相位调制也已被应用于时域脉冲整形及色散波辐射的控制中，然而时域相位调制生成的色散波其强度较低，调制能力不强；其它的频域相位调制尽管可以对色散波进行较为有效的调制，但并不具备控制输入时域脉冲在几种形式，特别是从单个脉冲到脉冲链之间连续可控的变换的能力。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制方法及系统，旨在解决现有技术中的相位调制生成的色散波其强度较低、调制能力不强的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制方法，所述基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制方法通过基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制系统实现，所述基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制系统包括：激光器、第一光栅、第一透镜、液晶空间光调制器、第二透镜、第二光栅、单模光纤和光谱仪；

所述基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制方法包括：

所述激光器输出高斯脉冲到所述第一光栅进行选频处理后，通过所述第一透镜转换到频域脉冲，通过所述液晶空间光调制器加入正弦相位，再通过所述第二透镜转换回时域脉冲后经过所述第二光栅输入至所述单模光纤实现非线性效应以辐射色散波，并通过所述光谱仪测量经过所述单模光纤输出的泵浦光和色散波。

所述的基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制方法，其中，在所述单模光纤中，所述高斯脉冲的传输特性由无量纲的非线性薛定谔方程得出：

其中，U(ξ,T)为时域脉冲，ξ为归一化传输距离，i是虚数单位，其余无量纲参数定义为：

其中，L_D表示色散长度，z表示真实的传输距离，t表示真实的脉冲时延，β₂表示二阶色散参数，β₃表示三阶色散参数，T是以脉宽T₀归一化并随群速度v_g移动的坐标系，N是以非线性克尔参数γ及峰值功率P₀表征的非线性强度，δ₃是与三阶色散参数β₃相关的归一化三阶色散参数。