一種產生高階矢量耗散孤子的新方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種方法，具體是一種基于半導體可飽和吸收鏡的高階矢量耗散孤子產生方法。
【背景技術】
[0002]具有多個孤子分量且各孤子分量親合在一起以相同的群速度在介質中傳播的孤子稱為矢量孤子。單模光纖通常都具有弱的雙折射，可以認為光纖中存在兩個正交的偏振方向，因此單模光纖中有可能產生矢量孤子。Curtis R Menyuks首先預言了光纖中的矢量?瓜子([I]C.R.Menyuk，"Stability of solitons in birefringent optical f ibers.1:Equal propagat1n amplitudes , "Opt.Lett.12,614-616( 1987))。對于相位鎖定矢量孤子，它們的脈沖時域形狀和偏振態(tài)在傳播過程中保持不變。對于群速度鎖定的矢量孤子，雖然光纖雙折射可以導致兩個正交的偏振分量的群速度不一樣，但是兩個偏振分量通過自相位調制和交叉相位調制從而使中心波長發(fā)生偏移，因此在在弱雙折射光纖中兩個偏振方向上產生的孤子可以相互捕獲，并作為一個整體在光纖中傳輸。光纖中矢量孤子的產生取決于群速度色散和非線性科爾效應之間的相互作用，而光纖激光器中矢量孤子的產生還受到腔的增益與損耗以及腔的邊界條件的影響。
[0003]產生于正色散光纖激光器的耗散孤子具有豐富的動力學特征，引起了研究者的極大興趣?；A矢量耗散孤子的研究已有所報道([2]Luming Zha0.Dissipative solitontrapping in normal dispers1n-fiber lasers[J].0pt.Lett.16(13)，1902-1904(2010))，但高階矢量耗散孤子的形成還未見諸文獻。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決目前尚未有產生高階矢量耗散孤子的問題，本發(fā)明提供一種基于半導體可飽和吸收鏡的高階矢量耗散孤子產生方法，實現(xiàn)高階矢量耗散孤子光脈沖輸出。
[0005]本方法具體實施方案:所需器件包括栗浦源、波分復用器、摻鉺光纖、光耦合器、光環(huán)行器、半導體可飽和吸收鏡、偏振分束器和兩個偏振控制器;其中波分復用器跟光耦合器都由色散補償光纖制成。波分復用器、摻鉺光纖、光耦合器、光環(huán)行器、半導體可飽和吸收鏡和腔內偏振控制器通過單模被動光纖依次連接成光纖環(huán)形腔，整個腔的色散為正。栗浦源通過波分復用器的栗浦光輸入端口把栗浦光注入光纖環(huán)形腔。
[0006]通過腔外偏振控制器有效調節(jié)腔內輸出的基階矢量耗散孤子兩正交成分之間的相位，使相位差為2π的整數倍。經過偏振控制器后基階矢量耗散孤子通過偏振分束器，基階矢量孤子的兩個正交成分分別在偏振分束器的橫軸和縱軸上投影疊加。橫軸的投影結果為兩個同相位的脈沖疊加成一個單峰脈沖，縱軸投影結果為雙峰脈沖，兩個峰之間的相位差為I本發(fā)明的有益效果是:實現(xiàn)高階矢量耗散孤子光脈沖輸出。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明結構組成示意圖；
[0008]圖2為腔內輸出基階矢量耗散孤子的時域脈沖強度；
[0009]圖3為腔內輸出基階矢量耗散孤子的光譜圖；
[0010]圖4為高階矢量耗散孤子的時域脈沖強度；
[0011 ]圖5為高階矢量耗散孤子的光譜圖；
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，所需器件包括栗浦源1、波分復用器2、摻鉺光纖3、光耦合器4、偏振控制器5、光環(huán)行器6、半導體可飽和吸收鏡7、偏振控制器8和偏振分束器9;波分復用器2、摻鉺光纖3、光耦合器4、偏振控制器5、光環(huán)行器6、半導體可飽和吸收鏡7通過單模被動光纖依次連接成正色散光纖環(huán)形腔，栗浦源I通過波分復用器的栗浦光輸入端口 2a把栗浦光注入光纖環(huán)形腔，所述光耦合器4的輸出端4c輸出腔內振蕩產生的基階矢量耗散孤子，偏振控制器8聯(lián)合偏振分束器9將基階矢量耗散孤子轉變?yōu)樯须A矢量耗散孤子激光脈沖。
[0013]本實施方法中，所述的栗浦源I采用波長為1480nm的光纖激光器。為防止殘余栗浦光對半導體可保和吸收鏡的損害，本實方法中采用反向栗浦結構，標記A為栗浦光輸入。B為高階矢量耗散孤子的激光輸出。
[0014]所述的波分復用器2為1480/1550nm波分復用器，其中標記2a、2b和2c分別為該波分復用器的栗浦端、公共端和信號端。
[0015]所述的摻鉺光纖3采用2m長的摻鉺光纖作為激光增益介質，可選用OFSEDF80。
[0016]所述的光親合器4米用90:10光親合器。其中標記4a、4b、4c分別為該光親合器的輸入端、90 %端、10 %輸出端。
[0017]所述的偏振控制器5為采用三片線圈旋轉式的偏振控制器，也可以為擠壓式偏振控制器。通過調節(jié)偏振控制器來改變光纖諧振腔的雙折射。
[0018]所述半導體可飽和吸收鏡7通過光環(huán)行器的6b—端耦合進腔內形成光纖兼容型器件，用于實現(xiàn)光纖諧振腔中的鎖模機制。可選擇參數為中心波長1550nm，飽和吸收率8%，恢復時間2ps的半導體可飽和吸收鏡。
[0019]所述的偏振控制器8為采用三片線圈旋轉式的偏振控制器，也可以為擠壓式偏振控制器。通過調節(jié)偏振控制器來改變腔外基階矢量孤子兩正交成分之間的相位差。
[°02°] 所述偏振分束器9為光纖親合型，中心波長1550nm。
[0021]所述的單模被動光纖色散為正，用于連接各個器件。
[0022]正色散光纖環(huán)形腔可以容易達到鎖模狀態(tài)，獲得基階矢量耗散孤子輸出。如圖2為數值模擬得到基階矢量耗散孤子的時域脈沖強度，橫坐標為時間(Time[ps])，縱坐標為光脈沖強度(Intensity [arb.units])，兩個偏振方向的脈沖之間具有時域間隔。圖3為數值模擬得到基階矢量耗散孤子的光譜圖，橫坐標為波長(WaVelength[nm])，縱坐標為光譜強度(Spectral Intensity[dB])，從光譜圖可以看到兩個偏振方向的波長有漂移。相比較采用非線性偏振旋轉鎖模技術，采用半導體可飽和吸收鏡鎖模具有偏振不敏感性，因此在腔內可以獲得基階矢量耗散孤子脈沖輸出。腔內獲得的矢量孤子通過腔外偏振控制器8的調節(jié)，使兩正交成分之間的相位差為2π的整數倍。經過偏振控制器8后基階矢量耗散孤子通過偏振分束器9，基階矢量孤子的兩個正交成分分別在偏振分束器的橫軸和縱軸上投影產生高階矢量耗散孤子。
[0023]高階矢量耗散孤子的時域強度如圖4。橫軸為單峰脈沖，縱軸為雙峰脈沖，兩個峰之間存在π的相位差。
[0024]高階矢量耗散孤子的時域強度如圖5。經過偏振分束器后形成高階矢量耗散孤子，縱軸的光譜圖的中心波長處有一個深的溝。
[0025]本發(fā)明通過腔外偏振控制器有效調節(jié)腔內輸出的基階矢量耗散孤子兩正交成分之間的相位，當相位差為2π的整數倍時，偏振分束器將基階矢量耗散孤子轉變?yōu)楦唠A矢量耗散孤子的輸出，本發(fā)明方法實現(xiàn)的高階矢量耗散孤子光脈沖輸出，尚屬首次。
【主權項】
1.一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，其特征在于:包括栗浦源(I)、波分復用器(2)、摻鉺光纖(3)、光耦合器(4)、偏振控制器(5)、光環(huán)行器(6)、半導體可飽和吸收鏡(7)和偏振控制器(8)、偏振分束器(9);波分復用器(2)、摻鉺光纖(3)、光耦合器(4)、偏振控制器(5)、光環(huán)行器(6)、半導體可飽和吸收鏡(7)通過單模被動光纖依次連接成光纖環(huán)形腔，栗浦源(I)通過波分復用器的栗浦光輸入端口把栗浦光注入光纖環(huán)形腔，所述光耦合器(5)的輸出端輸出腔內振蕩產生的基階矢量耗散孤子，偏振控制器(8)聯(lián)合偏振分束器(9)將基階矢量耗散孤子轉變?yōu)楦唠A矢量耗散孤子激光脈沖。2.如權利要求1所述的一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，其特征在于:所述的栗浦源(I)為單模光纖耦合的半導體激光器，其中心波長位于1480nm。3.如權利要求1所述的一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，其特征在于:所述波分復用器(2)的工作波長是1480/1550nm，由色散補償光纖制成。4.如權利要求1所述的一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，其特征在于:所述摻鉺光纖(3)作為激光增益介質。5.如權利要求1所述的一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，其特征在于:所述光纖耦合器(4)由色散補償光纖制成。6.如權利要求1所述的一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，其特征在于:半導體可飽和吸收鏡(7)通過光環(huán)行器(6)的6b—端耦合進腔內形成光纖兼容型器件。7.如權利要求1所述的一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，其特征在于:所述偏振控制器(5)、( 8)為三片線圈旋轉式或擠壓式。8.如權利要求1所述的一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，其特征在于:所述偏振分束器(9)為光纖親合型。9.如權利要求1所述的一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，具體步驟如下:通過腔外偏振控制器有效調節(jié)腔內輸出的基階矢量耗散孤子兩正交成分之間的相位，隨后基階矢量耗散孤子通過偏振分束器，基階矢量孤子的兩個正交成分分別在偏振分束器的橫軸和縱軸上投影。當兩正交成分之間的相位差為231的整數倍且與光分束器的入射角度合適時，投影結果產生高階矢量耗散孤子。10.如權利要求1所述的一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，其特征在于:腔外偏振控制器可以調節(jié)覆蓋整個231的相位空間；光纖耦合的偏振分束器的2個輸出端口所用光纖為保偏光纖，因此獲得的尚階矢量耗散孤子輸出能保持其偏振態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種產生高階矢量耗散孤子的新方法，涉及一種方法。本發(fā)明將波分復用器、鉺光纖、光纖耦合器、偏振控制器、光環(huán)行器、半導體可飽和吸收鏡通過單模被動光纖依次連接成正色散光纖環(huán)形腔。在耦合器輸出端連接偏振控制器和偏振分束器。波分復用器將泵浦激光耦合至增益光纖，通過改變腔內的雙折射使腔內產生基階矢量耗散孤子?；A矢量耗散孤子通過光纖耦合器端口輸出后，使用偏振控制器在基階矢量孤子的兩個偏振成分之間引入2π整數倍的相位差，最終以一定角度通過偏振分束器后實現(xiàn)高階矢量耗散孤子脈沖輸出。獲得的高階矢量耗散孤子的一個偏正成分表現(xiàn)為一個單峰的脈沖，而與之正交的偏振成分則表現(xiàn)為一個雙峰的脈沖，兩個峰之間存在π的相位差。
【IPC分類】G02F1/35
【公開號】CN105607382
【申請?zhí)枴緾N201610125224
【發(fā)明人】趙鷺明
【申請人】西安新納信息科技有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月4日