專利名稱：任意光學波形發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光學信號源，尤其是一種任意光學波形發(fā)生器，能夠 產(chǎn)生任意時域波形的激光輸出。
背景技術(shù)：
電學波形發(fā)生器在目前的電子電工技術(shù)領(lǐng)域中得到了極為廣泛的應用。在 全光網(wǎng)絡、光計算等信息光電子等激光技術(shù)應用領(lǐng)域的實際應用過程中，通常 需要一種任意光學波形發(fā)生器，用作光學性質(zhì)可控的信號源。在傳統(tǒng)的激光技
術(shù)領(lǐng)域中，通常采用鎖模、調(diào)Q、腔倒等技術(shù)產(chǎn)生脈沖激光輸出，重復頻率可調(diào) 的脈沖激光源也已經(jīng)取得了很大的進展，但是激光時域波形的可控性較差。在 本實用新型提出之前，還未見到關(guān)于一種可以產(chǎn)生任意光學波形的光學波形發(fā) 生器的報道。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種滿足激光技術(shù)應用領(lǐng)域需求的任意光學波形 發(fā)生器。激光波形特性任意可調(diào)，調(diào)諧范圍寬，對實驗環(huán)境和儀器設(shè)備沒有特 殊要求，系統(tǒng)組成簡單，性能可靠。
本實用新型的技術(shù)解決方案是
利用相位調(diào)制和相干光干涉的方法獲得任意光學波形輸出。其特點在于 利用分束器將連續(xù)波激光器的輸出光束分成兩路，對其中一路光束進行相位調(diào) 制，另一路不作任何處理，再利用合束器將兩路激光進行合成；通過改變相位 調(diào)制的波形獲得脈沖激光。整個系統(tǒng)由連續(xù)波激光器l，分束器2，相位調(diào)制器
3和6，信號發(fā)生器4，合束器5，噪聲相位控制器7等組成。
所述的連續(xù)波激光器1種類不限，可以是氣體激光器、固體激光器、化學
激光器、半導體激光器、光纖激光器等任意種類的激光器；所述的分束器2類 型不限，可以是任意一種起到激光光束分光效果的器件；所述相位調(diào)制器3和6 類型不限，可以是聲光晶體、電光晶體、壓電陶瓷等任意種類起到激光光束相
位調(diào)制效果的器件；所述信號發(fā)生器4類型不限，可以是計算機，也可以是集 成電路芯片，也可以是模塊化的商品等可以產(chǎn)生波形可調(diào)電壓信號的器件；所 述的合束器5類型不限，可以是任意一種起到激光光束合束效果的器件；噪聲 相位控制器7類型不限，可以是控制電路等任意可以產(chǎn)生控制電壓信號的器件。 本實用新型產(chǎn)生任意光學波形輸出的實現(xiàn)過程如下
連續(xù)波激光器1的輸出光束被分束器2分成兩路，兩路光束分別經(jīng)過相位 調(diào)制器3和6進行相位調(diào)制和噪聲相位補償。信號發(fā)生器4向相位調(diào)制器3發(fā) 送波形可調(diào)的電壓信號，經(jīng)過相位調(diào)制器3的一路光束的相位受到了調(diào)制。再 利用合束器5將兩路光束進行合成，由于兩路光束來源于同一個連續(xù)波激光器1 ， 滿足干涉條件，兩束光之間將產(chǎn)生干涉。但由于外界環(huán)境的影響，兩束光之間 可能存在時變的相位差，影響干涉效果。噪聲相位控制器7通過實時檢測相位 差并利用相位調(diào)制器6反饋回激光系統(tǒng)，控制光束相位差為固定常數(shù)，使得兩 束光發(fā)生穩(wěn)定的干涉。在嚴格相位控制條件下，干涉后的光束將以脈沖的形式 輸出，脈沖的波形由信號發(fā)生器4的電壓信號波形決定，從而獲得輸出波形、 重復頻率、脈寬可以任意調(diào)制的脈沖激光。
采用本實用新型可以達到以下技術(shù)效果
1、 本實用新型提供了一種光學信號源，它利用相位調(diào)制和相干光干涉的方 法獲得任意光學波形輸出，輸出波形與信號發(fā)生器施加的電壓信號波形完全一 致。
2、 本實用新型提供的任意光學波形發(fā)生器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能 可靠，對實驗環(huán)境和儀器設(shè)備沒有特殊要求。
3、 本實用新型提出的提供的光學信號源頻帶寬，相位調(diào)制器可以采用工作 頻率達10GHZ的LiNb03晶體等，可以實現(xiàn)極窄脈沖輸出。
4、 本實用新型提供的光學信號源適用范圍廣，適用于全光網(wǎng)絡、光計算等 多項信息光電子技術(shù)應用領(lǐng)域。


圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖
圖2為本實用新型提供的光學信號源輸出波形為正弦波的情形，上圖為信 號發(fā)生器施加的電壓波形，下圖為激光輸出波形
圖3為本實用新型提供的光學信號源輸出波形為方波的情形，上圖為信號 發(fā)生器施加的電壓波形，下圖為激光輸出波形
圖4為本實用新型提供的光學信號源輸出波形為鋸齒波的情形，上圖為信 號發(fā)生器施加的電壓波形，下圖為激光輸出波形具體實施方式
如圖1所示，整個任意光學波形發(fā)生器系統(tǒng)由連續(xù)波激光器l，分束器2， 相位調(diào)制器3和6，信號發(fā)生器4，合束器5，噪聲相位控制器7組成。連續(xù)波 激光器1位于分束器2前端，分束器2后端是并列排列的相位調(diào)制器3和6，信 號發(fā)生器4位于向相位調(diào)制器3的一側(cè)，噪聲相位控制器7位于相位調(diào)制器6 的一側(cè)，合束器5位于相位調(diào)制器3和6的后端。連續(xù)波激光器1的輸出光束 被分束器2分成兩路，兩路光束分別經(jīng)過相位調(diào)制器3和6進行相位調(diào)制和噪 聲相位補償。信號發(fā)生器4向相位調(diào)制器3發(fā)送波形可調(diào)的電壓信號，經(jīng)過相 位調(diào)制器3的一路光束的相位受到了調(diào)制。再利用合束器5將兩路光束進行合 成，由于兩路光束來源于同一個連續(xù)波激光器l，滿足干涉條件，兩束光之間將 產(chǎn)生干涉。但由于外界環(huán)境的影響，兩束光之間可能存在時變的相位差，影響 干涉效果。噪聲相位控制器7通過實時檢測相位差并利用相位調(diào)制器6反饋回 激光系統(tǒng)，控制光束相位差為固定常數(shù)，使得兩束光發(fā)生穩(wěn)定的干涉。在嚴格 相位控制條件下，干涉后的光束將以脈沖的形式輸出，脈沖的波形由信號發(fā)生 器4的電壓信號波形決定，從而獲得任意光學波形輸出。
權(quán)利要求1、任意光學波形發(fā)生器，它包括連續(xù)波激光器(1)，分束器(2)，相位調(diào)制器(3)和(6)，信號發(fā)生器(4)，合束器(5)，噪聲相位控制器(7)，其特征在于連續(xù)波激光器(1)位于分束器(2)前端，分束器(2)后端是并列排列的相位調(diào)制器(3)和(6)，信號發(fā)生器(4)位于向相位調(diào)制器(3)的一側(cè)，噪聲相位控制器(7)位于相位調(diào)制器(6)的一側(cè)，合束器(5)位于相位調(diào)制器(3)和(6)的后端。
2、 如權(quán)利要求1所述的任意光學波形發(fā)生器，其特征在于連續(xù)波激光器(l) 種類不限，可以是氣體激光器、固體激光器、化學激光器、半導體激光器、光 纖激光器等任意種類的激光器。
3、 如權(quán)利要求1所述的任意光學波形發(fā)生器，其特征在于分束器(2)類型不 限，可以是任意一種起到激光光束分光效果的器件。
4、 如權(quán)利要求1所述的任意光學波形發(fā)生器，其特征在于相位調(diào)制器(3) 和(6)類型不限，可以是聲光晶體、電光晶體、壓電陶瓷等任意種類起到激光光 束相位調(diào)制效果的器件。
5、 如權(quán)利要求1所述的任意光學波形發(fā)生器，其特征在于信號發(fā)生器(4) 類型不限，可以是計算機，也可以是集成電路芯片，也可以是模塊化的商品等 可以產(chǎn)生波形可調(diào)電壓信號的器件。
6、 如權(quán)利要求1所述的任意光學波形發(fā)生器，其特征在于合束器(5)類型不 限，可以是任意一種起到激光光束合束效果的器件。
7、 如權(quán)利要求1所述的任意光學波形發(fā)生器，其特征在于噪聲相位控制 器(7)型不限，可以是控制電路等任意可以產(chǎn)生控制電壓信號的器件。
專利摘要本實用新型涉及一種任意光學波形發(fā)生器，能夠產(chǎn)生任意時域波形的激光輸出。利用分束器將連續(xù)波激光器的輸出光束分成兩路，對其中一路光束進行相位調(diào)制，另一路不作任何處理，再利用合束器將兩路激光進行合成；通過改變相位調(diào)制的波形獲得脈沖激光。本實用新型提供的任意光學波形發(fā)生器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能可靠，對實驗環(huán)境和儀器設(shè)備沒有特殊要求，適用范圍廣，適用于全光網(wǎng)絡、光計算等多項信息光電子技術(shù)應用領(lǐng)域。
文檔編號G01M11/02GK201191327SQ200820052840
公開日2009年2月4日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者劉澤金, 樸 周, 霄 李, 王小林, 許曉軍, 陳子倫, 馬浩統(tǒng), 馬閻星 申請人:中國人民解放軍國防科學技術(shù)大學