光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法，涉及非線性光纖光學(xué)領(lǐng)域。本方法包括：將非相干光耦合入濾波器中，得到濾波后的非相干光；將濾波后的非相干光耦合入起偏器中，得到線偏振的非相干光；以及將線偏振的非相干光作為泵浦光耦合入高非線性保偏光纖中，在高非線性保偏光纖的輸出端得到超連續(xù)譜。利用本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)方法可以在相同泵浦功率下實(shí)現(xiàn)頻譜更加平坦的超連續(xù)譜。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法
本專(zhuān)利技術(shù)涉及非線性光纖光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法。
技術(shù)介紹
超連續(xù)譜光源因其在光譜測(cè)量、生物醫(yī)學(xué)成像、光學(xué)傳感等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而成為目前光學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生是基于光纖中各種非線性效應(yīng)共同作用導(dǎo)致光譜極大展寬的結(jié)果。連續(xù)光泵浦產(chǎn)生的超連續(xù)譜相對(duì)脈沖泵浦產(chǎn)生的超連續(xù)譜具有以下優(yōu)勢(shì)：功率譜密度更高、相對(duì)強(qiáng)度噪聲更低、頻譜更加平坦。在對(duì)連續(xù)光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的研究中發(fā)現(xiàn)，調(diào)制不穩(wěn)定性是超連續(xù)譜產(chǎn)生的主要物理機(jī)制之一。調(diào)制不穩(wěn)定性是噪聲的存在對(duì)穩(wěn)態(tài)光場(chǎng)的調(diào)制，因此光場(chǎng)的非相干性可以增強(qiáng)調(diào)制不穩(wěn)定性的發(fā)生。非相干光泵浦下超連續(xù)產(chǎn)生的物理過(guò)程為：泵浦光在調(diào)制不穩(wěn)定性的作用下演化成一系列不規(guī)則脈沖，在反常色散條件下，脈沖進(jìn)一步演化成孤子，由于泵浦隨機(jī)噪聲的存在，演化成的孤子參數(shù)各異。隨后孤子在高階色散和非線性作用下進(jìn)行分裂，并同時(shí)產(chǎn)生與之相位匹配的色散波，導(dǎo)致了光譜的展寬。對(duì)非相干光泵浦下超連續(xù)譜的產(chǎn)生進(jìn)一步研究表明：泵浦光的隨機(jī)振幅、相位都直接影響著超連續(xù)譜的產(chǎn)生。相位隨機(jī)的自發(fā)輻射放大(ASE)光源與激光相比，在增強(qiáng)超連續(xù)譜的光滑性和輸出功率水平上具有更好的效果。超連續(xù)譜的相對(duì)強(qiáng)度噪聲(這對(duì)生物醫(yī)學(xué)成像等應(yīng)用并無(wú)不良影響)來(lái)自非線性效應(yīng)如受激拉曼散射的發(fā)生過(guò)程，與泵浦相干性強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。根據(jù)光學(xué)相干理論，振幅與相位的隨機(jī)起伏僅僅是衡量光場(chǎng)相干特性的一個(gè)方面，因此目前對(duì)光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的研究還不全面，光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的效率還有待提高。專(zhuān)利
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為克服上述技術(shù)的不足，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法。根據(jù)光學(xué)相干理論，光場(chǎng)的偏振特性與振幅和相位的隨機(jī)起伏同屬于光學(xué)相干理論的范疇。根據(jù)光場(chǎng)控制理論，偏振態(tài)是控制光場(chǎng)與物質(zhì)間相互作用的一個(gè)非常重要的物理量。利用本方法可以通過(guò)控制泵浦光的偏振態(tài)來(lái)提高光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生的效率，同時(shí)提高超連續(xù)譜的平坦型。本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法，包括：將非相干光耦合入濾波器中，得到濾波后的非相干光，其中，濾波器的中心波長(zhǎng)位于高非線性保偏光纖的弱反常色散區(qū)；將濾波后的非相干光耦合入起偏器中，得到線偏振的非相干光；以及將線偏振的非相干光作為泵浦光耦合入高非線性保偏光纖中，在高非線性保偏光纖的輸出端得到超連續(xù)譜。優(yōu)選地，在將線偏振的非相干光耦合入高非線性保偏光纖中之前，將線偏振的非相干光耦合入光纖放大器進(jìn)行放大。可選地，非相干光可以來(lái)自自光輻射二極管(LED)光源、超輻射二極管(SLED)光源或自發(fā)輻射放大(ASE)光源等非相干光源。可選地，起偏器為光纖起偏器。可選地，高非線性保偏光纖為普通結(jié)構(gòu)高非線性保偏光纖或微結(jié)構(gòu)高非線性保偏光纖。可選地，濾波器為光纖濾波器。可選地，濾波器為陣列波導(dǎo)光柵。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是：利用本專(zhuān)利技術(shù)方法可以在相同泵浦功率下實(shí)現(xiàn)頻譜更加平坦的超連續(xù)譜。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例1的流程圖；圖2是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例1的ASE光源的光譜圖；圖3是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例1的ASE光源經(jīng)過(guò)AWG全部通道濾波后的光譜圖；圖4是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例1的方法的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；圖5是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例1的方法得到的超連續(xù)譜；以及圖6是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例1的流程圖。具體實(shí)施方式為了更好地理解本專(zhuān)利技術(shù)，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖進(jìn)一步闡述本專(zhuān)利技術(shù)的內(nèi)容，但本專(zhuān)利技術(shù)的內(nèi)容不局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1如圖1所示，在本實(shí)施例中，一種光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法包括下述步驟：S101：將非相干光耦合入濾波器中，得到濾波后的非相干光，其中，濾波器的中心波長(zhǎng)位于高非線性光纖的弱反常色散區(qū)；S102：將濾波后的非相干光耦合入起偏器中，得到線偏振的非相干光；S103：將線偏振的非相干光耦合入放大器中進(jìn)行放大；以及S104：將放大后的線偏振的非相干光作為泵浦光耦合入高非線性光纖中，泵浦光的頻譜在高非線性光纖中進(jìn)行極大展寬，在高非線性光纖的輸出端得到超連續(xù)譜。本實(shí)施例中，非相干光可以來(lái)自光輻射二極管(LED)光源、超輻射二極管(SLED)光源或自發(fā)輻射放大(ASE)光源等非相干光源。非相干光源一般都為寬帶光源，例如，型號(hào)為OpticwaveBLS-C的ASE光源的3dB帶寬約為40nm，其輸出光譜如圖2所示。本實(shí)施例中，為提高耦合效率，濾波器可選用光纖濾波器，例如光纖光柵濾波器、光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)濾波器，也可以選用陣列波導(dǎo)光柵(AWG)，陣列波導(dǎo)光柵(AWG)的通道波長(zhǎng)范圍為1530.33～1561.34nm，基本與型號(hào)為OpticwaveBLS-C的ASE光譜范圍一致；通道間隔為0.8nm；單通道3dB帶寬為0.4nm，濾出的每個(gè)通道信號(hào)頻譜都呈高斯分布。本實(shí)施例中可以將AWG濾出的其中的一個(gè)通道作為窄帶非相干光。型號(hào)為OpticwaveBLS-C的ASE光源經(jīng)AWG的全部通道的光譜圖如圖3所示。本實(shí)施例中，為提高超連續(xù)譜的產(chǎn)生效率，濾波器的中心波長(zhǎng)位于高非線性光纖的零色散波長(zhǎng)附近的弱反常色散區(qū)。濾波器中心波長(zhǎng)這樣選擇基于兩點(diǎn)考慮：(1)零色散波長(zhǎng)是為了保證調(diào)制不穩(wěn)定和四波混頻滿足相位匹配條件；(2)并非嚴(yán)格在零色散波長(zhǎng)，而是零色散波長(zhǎng)附近的弱反常色散區(qū)，這樣有利于經(jīng)調(diào)制不穩(wěn)定性產(chǎn)生的不規(guī)則脈沖在反常色散條件下演化成參數(shù)各異的孤子，為頻率的進(jìn)一步展寬提供條件。弱反常色散區(qū)的界定一般視具體光纖參數(shù)而定，例如，將在下面介紹的，高非線性光纖的零色散波長(zhǎng)為1543nm，可以選擇濾波器的中心波長(zhǎng)為1543.9nm。本實(shí)施例中，高非線性光纖可以為普通結(jié)構(gòu)高非線性光纖或微結(jié)構(gòu)高非線性光纖。普通結(jié)構(gòu)高非線性光纖的零色散波長(zhǎng)一般位于1540～1560nm之間。微結(jié)構(gòu)高非線性光纖的零色散波長(zhǎng)可以通過(guò)改變光纖結(jié)構(gòu)進(jìn)行靈活地改變。此外，理論(ArvinderS.Sandhu,et.al.Opt.Commun.181(2000)101-107)表明，同一種材料對(duì)線偏振光的非線性三階極化率要高于對(duì)圓偏振光。因此，為了提高超連續(xù)譜產(chǎn)生的效率，高非線性光纖可以選為高非線性保偏光纖。本實(shí)施例中，為提高耦合效率，起偏器可選用光纖起偏器，實(shí)現(xiàn)在線起偏。本實(shí)施例中，為提高超連續(xù)譜產(chǎn)生的效率，將起偏后的非相干光耦合入放大器中進(jìn)行放大。其中，為提高耦合效率，放大器可選擇光纖放大器，例如摻鉺光纖放大器(EDFA)、光纖拉曼放大器等，實(shí)現(xiàn)在線放大。本實(shí)施例中，放大后的線偏振的非相干光在高非線性光纖中通過(guò)色散和非線性效應(yīng)的共同作用進(jìn)行展寬，得到超連續(xù)譜。圖4為根據(jù)實(shí)施例1所述方法的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。非相干光由型號(hào)為OpticwaveBLS-C的ASE光源提供。高非線性光纖采用了普通高非線性色散位移光纖，其零色散波長(zhǎng)為1543nm，損耗系數(shù)為0.77dB/km，零色散波長(zhǎng)處的三階色散系數(shù)為0.019ps/km/nm2，四階色散系數(shù)為–9×10–5ps/km/nm3。濾波器采用AWG，濾出其第18通道(中心波長(zhǎng)為1543.4nm)作為窄帶非相干光。放大器采用型號(hào)為OpticalAmplifierHA3300的光纖放大器，其輸出功率范圍為+13.1dBm～+33.本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法，其特征在于，包括：將非相干光耦合入濾波器中，得到濾波后的非相干光，其中，所述濾波器的中心波長(zhǎng)位于高非線性保偏光纖的弱反常色散區(qū)；將所述濾波后的非相干光耦合入起偏器中，得到線偏振的非相干光；以及將所述線偏振的非相干光作為泵浦光耦合入所述高非線性保偏光纖中，在所述高非線性保偏光纖的輸出端得到超連續(xù)譜。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光纖中非相干光泵浦下超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法，其特征在于，包括：將非相干光耦合入濾波器中，得到濾波后的非相干光，其中，所述濾波器的中心波長(zhǎng)位于高非線性保偏光纖的弱反常色散區(qū)；將所述濾波后的非相干光耦合入起偏器中，得到線偏振的非相干光；以及將所述線偏振的非相干光作為泵浦光耦合入所述高非線性保偏光纖中，在所述高非線性保偏光纖的輸出端得到超連續(xù)譜。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：在將所述線偏振的非相干光耦合入所述高非線性保偏光纖中之前，將所述線偏振的非相干光耦合入光...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董鵬，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)石油大學(xué)華東，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東,37