本技術(shù)涉及激光器，具體而言，涉及一種孤子分子激光的可編程生成系統(tǒng)以及一種孤子分子激光的可編程生成方法。

背景技術(shù)：

1、孤子（soliton）又稱孤立波，是一種穩(wěn)定的局域化結(jié)構(gòu)，它能夠在傳播過程中保持自身形狀和強度不變。孤子分子是孤子在非線性系統(tǒng)中分裂為多個孤子，通過自組織過程束縛在一起形成的新的孤子態(tài)。

2、孤子分子與物質(zhì)分子類似，具有多個自由度，如相位關(guān)系、時域間距、孤子數(shù)量等，目前調(diào)節(jié)孤子間距和孤子數(shù)量的方法有手動調(diào)節(jié)和人工智能ai調(diào)節(jié)兩類，但是手動調(diào)節(jié)存在效率低、調(diào)節(jié)精度差、無法按需調(diào)節(jié)的問題，ai調(diào)節(jié)需要設(shè)置反饋裝置、編寫算法并訓練模型，極大增加了激光器的復(fù)雜度，并且提高了維護成本。

3、因此，需要提供一種新的孤子分子激光的可編程生成系統(tǒng)及方法。

4、需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加強對本技術(shù)的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于提供一種孤子分子激光的可編程生成系統(tǒng)及一種孤子分子激光的可編程生成方法，進而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的系統(tǒng)復(fù)雜度高，調(diào)節(jié)孤子間距和孤子數(shù)量的效率低、精度差、無法按需調(diào)節(jié)的問題。

2、根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供一種孤子分子激光的可編程生成系統(tǒng)，包括：由依次熔接的泵浦源、波分復(fù)用器、增益光纖、輸出耦合器、偏振無關(guān)隔離器、可飽和吸收體、偏振控制器、帶通濾波器和可編程光調(diào)控器形成的光纖環(huán)形激光諧振腔，其中，所述可編程光調(diào)控器的輸出端尾纖與所述波分復(fù)用器的直通端尾纖熔接；所述可編程光調(diào)控器用于根據(jù)預(yù)先寫入的頻率相位函數(shù)中的相位周期對所述光纖環(huán)形激光諧振腔中循環(huán)的孤子進行能量轉(zhuǎn)移，生成主脈沖和與所述主脈沖間隔預(yù)設(shè)時域間距的子脈沖，所述主脈沖和所述子脈沖在所述光纖環(huán)形激光諧振腔中經(jīng)多輪循環(huán)后形成包含多個孤子的孤子分子；所述帶通濾波器用于對所述孤子分子攜帶的色散波進行濾除，以獲取具有穩(wěn)定時域間距的孤子分子。

3、在本技術(shù)的示例性實施例中，所述可編程光調(diào)控器包括第一準直透鏡、衍射光柵、柱面鏡、液晶空間光調(diào)制器和第二準直透鏡，所述第一準直透鏡與所述帶通濾波器的輸出端尾纖連接，所述第二準直透鏡與所述波分復(fù)用器的直通端尾纖連接，所述液晶空間光調(diào)制器與計算機設(shè)備連接，所述計算機設(shè)備用于將所述頻率相位函數(shù)寫入所述液晶空間光調(diào)制器中。

4、在本技術(shù)的示例性實施例中，所述第一準直透鏡用于將所述帶通濾波器輸出的孤子準直輸入至所述衍射光柵；所述衍射光柵用于對所述孤子進行光譜分解形成多個不同頻率的入射光，并將所述不同頻率的入射光發(fā)送至所述柱面鏡，以使所述柱面鏡將所述不同頻率的入射光反射至所述液晶空間光調(diào)制器；所述液晶空間光調(diào)制器用于根據(jù)所述相位周期對所述不同頻率的入射光進行調(diào)制，并將相位調(diào)制后的所述不同頻率的入射光發(fā)送至所述柱面鏡，以使所述柱面鏡將相位調(diào)制后的所述不同頻率的入射光反射至所述衍射光柵進行光譜合成，形成所述主脈沖和所述子脈沖；所述第二準直透鏡用于將所述主脈沖和所述子脈沖準直輸入至所述波分復(fù)用器，以使所述主脈沖和所述子脈沖經(jīng)所述波分復(fù)用器進入所述光纖環(huán)形激光諧振腔進行多輪循環(huán)后形成所述孤子分子。

5、在本技術(shù)的示例性實施例中，所述孤子分子中孤子的數(shù)量隨所述泵浦源的泵浦功率增大而增多。

6、在本技術(shù)的示例性實施例中，所述波分復(fù)用器用于將所述泵浦源輸出的泵浦光和所述可編程光調(diào)控器輸出的孤子分子輸入至所述增益光纖，以在所述泵浦光的作用下對所述孤子分子進行功率放大，生成放大孤子分子；所述輸出耦合器用于根據(jù)預(yù)設(shè)輸出耦合比將所述放大孤子分子分為循環(huán)孤子分子和輸出孤子分子，所述輸出孤子分子通過所述輸出耦合器的耦合端口輸出；所述偏振無關(guān)隔離器用于保證所述循環(huán)孤子分子的單向傳輸；所述可飽和吸收體基于非線性可飽和吸收效應(yīng)對所述循環(huán)孤子分子進行強度調(diào)制，抑制背景噪聲，穩(wěn)定孤子分子；所述偏振控制器用于對所述可飽和吸收體輸出的孤子分子的偏振態(tài)和損耗進行優(yōu)化。

7、在本技術(shù)的示例性實施例中，所述泵浦源、所述波分復(fù)用器、所述增益光纖、所述輸出耦合器、所述偏振無關(guān)隔離器、所述可飽和吸收體、所述偏振控制器、所述帶通濾波器、所述第一準直透鏡和所述第二準直透鏡中相鄰兩個元器件之間通過單模光纖熔接，所述單模光纖的工作波段與所述增益光纖的增益波段相同。

8、根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供了一種孤子分子激光的可編程生成方法，應(yīng)用于上述實施例中的孤子分子激光的可編程生成系統(tǒng)，包括：在所述光纖環(huán)形激光諧振腔實現(xiàn)穩(wěn)定的鎖模態(tài)時，通過所述可編程光調(diào)控器根據(jù)所述頻率相位函數(shù)中的相位周期對所述帶通濾波器輸出的孤子進行能量轉(zhuǎn)移，以生成主脈沖和與所述主脈沖間隔預(yù)設(shè)時域間距的子脈沖；通過所述波分復(fù)用器將所述主脈沖和所述子脈沖輸入至所述光纖環(huán)形激光諧振腔中進行多輪循環(huán)，以生成所述孤子分子；通過所述帶通濾波器對所述孤子分子攜帶的色散波進行濾除，以獲取具有穩(wěn)定時域間距的孤子分子。

9、在本技術(shù)的示例性實施例中，所述可編程光調(diào)控器包括第一準直透鏡、衍射光柵、柱面鏡、液晶空間光調(diào)制器和第二準直透鏡；所述通過所述可編程光調(diào)控器根據(jù)所述頻率相位函數(shù)中的相位周期對所述帶通濾波器輸出的孤子進行能量轉(zhuǎn)移，以生成主脈沖和與所述主脈沖間隔預(yù)設(shè)時域間距的子脈沖，包括：通過所述第一準直透鏡將所述孤子準直輸入至所述衍射光柵進行光譜分解，形成多個不同頻率的入射光；通過所述柱面鏡將所述衍射光柵發(fā)射的所述入射光反射至所述液晶空間光調(diào)制器，以使所述液晶空間光調(diào)制器根據(jù)所述相位周期對所述入射光進行調(diào)制，形成具有不同相位和不同頻率的出射光；通過所述柱面鏡將所述液晶空間光調(diào)制器發(fā)射的出射光反射至所述衍射光柵進行光譜合成，形成所述主脈沖和所述子脈沖；通過所述第二準直透鏡將所述主脈沖和所述子脈沖準直輸入至所述波分復(fù)用器。

10、在本技術(shù)的示例性實施例中，所述液晶空間光調(diào)制器包含多個液晶區(qū)域，所述入射光的不同頻率成分對應(yīng)不同的液晶區(qū)域；所述液晶空間光調(diào)制器根據(jù)所述相位周期對所述入射光進行調(diào)制，形成具有不同相位和不同頻率的出射光，包括：根據(jù)所述相位周期確定與各所述液晶區(qū)域?qū)?yīng)的外加電壓；在各所述液晶區(qū)域上施加所述外加電壓，以改變各所述液晶區(qū)域中液晶分子的空間方位，并基于不同的液晶分子空間方位對入射至各所述液晶區(qū)域的入射光的相位進行調(diào)節(jié)，以生成所述出射光。

11、在本技術(shù)的示例性實施例中，所述方法還包括：在所述頻率相位函數(shù)不變時，增大所述泵浦源的泵浦功率，以增加所述孤子分子中的孤子數(shù)量；或者，在所述泵浦源的泵浦功率不變時，調(diào)整所述頻率相位函數(shù)中的相位周期，以改變所述孤子分子中的孤子間距。

12、本技術(shù)中的孤子分子激光的可編程生成系統(tǒng)是由依次連接的泵浦源、波分復(fù)用器、摻鉺光纖、輸出耦合器、偏振無關(guān)隔離器、可飽和吸收體、偏振控制器、帶通濾波器和可編程光調(diào)控器形成的光纖環(huán)形激光諧振腔，其中可編程光調(diào)控器的輸出端尾纖與所述波分復(fù)用器的直通端尾纖熔接；可編程光調(diào)控器用于根據(jù)預(yù)先寫入的頻率相位函數(shù)中的相位周期對光纖環(huán)形激光諧振腔中循環(huán)的孤子進行能量轉(zhuǎn)移，生成主脈沖和與主脈沖間隔預(yù)設(shè)時域間距的子脈沖，該主脈沖和該子脈沖在光纖環(huán)形激光諧振腔中經(jīng)多輪循環(huán)后形成包含多個孤子的孤子分子；帶通濾波器用于對孤子分子所攜帶的色散波進行濾除，以獲取具有穩(wěn)定時域間距的孤子分子。本技術(shù)中孤子分子激光的可編程生成系統(tǒng)一方面具有簡單的光路結(jié)構(gòu)，因而降低了制備成本和維護成本；另一方面通過帶通濾波器對孤子分子攜帶的色散波進行濾除，可以消除孤子分子在時域上的振蕩拖尾，避免振蕩拖尾改變孤子分子的孤子間距，使頻率相位調(diào)控失??；再一方面，通過可編程光調(diào)控器根據(jù)預(yù)設(shè)頻率相位函數(shù)中的相位周期對孤子分子中的孤子間距進行按需調(diào)節(jié)，提高了孤子間距的調(diào)節(jié)效率、調(diào)節(jié)精度和可控性。

13、應(yīng)當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本技術(shù)。