基于單模光纖的光學任意波形測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光學任意波形測量的技術領域，是一種光學任意波形測量裝置，尤其是一種利用單模光纖的交叉相位調制(XPM)型互相關頻率分辨光學開關(X-FROG，CrossFrequency Resolved Optical Gating)光學任意波形測量裝置。
【背景技術】
[0002]隨著現代通信網、計算機網等業務的迅猛增加，數據量呈爆炸式增長，人們對帶寬有著更高的要求。為了滿足日益增長的信息容量的需求，光通信網絡仍然是下一代網絡的核心。由于光通信容量的不斷增加，下一代全光網絡對有源器件，特別是光源提出了更高的要求。超短脈沖光源是目前激光技術和高速光通信應用領域中最具活力的研究課題之一，有著巨大的應用前景。我們不僅需要產生質量較高的超短光脈沖，并且希望脈沖的形狀可調諧。因此，光學任意波形產生器引起了人們極大的興趣和關注。
[0003]隨著光學任意波形產生技術的飛速發展，對產生的光學任意波形進行準確地測量，進而提高產生的光學任意波形和目標光學任意波形的相似度至關重要。因此，探索精確的光學任意波形測量技術、研制性能優良的光學任意波形測量裝置迫在眉睫。
[0004]目前常用的光學任意波形測量方法主要有雙積分光譜剪切干涉分析法、雙頻率梳互相關技術和頻率分辨光學開關(FROG)法。雙積分光譜剪切干涉分析法主要是利用待測光學任意波形和具有相對延遲的參考脈沖在光柵中的干涉，通過相干頻譜檢測對光學任意波形進行測量。雙頻率梳互相關技術是將光學頻率梳作為參考脈沖，與待測光學任意波形相互作用，從而對光學任意波形進行測量。FROG法則是利用待測光學任意波形和具有一定相對延遲的參考脈沖之間的非線性效應，對信號脈沖的行跡圖進行二維位相重建實現對光學任意波形幅度和相位的測量。FROG法能夠實現對光學任意波形幅度和相位的準確測量，并且具有裝置簡單、易于實現的優點。
【發明內容】
[0005]技術問題:本發明目的是提供一種基于單模光纖的光學任意波形測量裝置，只需一根單模光纖，無需復雜的光路校準，結構簡單，損耗低；光纖中的交叉相位調制效應易發生，無需相位匹配，具有很高的測量準確性。
[0006]技術方案:本發明的基于單模光纖的光學任意波形測量裝置，該裝置包括待測光學任意波形輸入端、參考脈沖輸入端、第一偏振控制器、第二偏振控制器、親合器、單模光纖、偏振分束器、電荷耦合元件和光譜儀；其中，任意波形輸入端通過第一偏振控制器接耦合器的一個輸入端，參考脈沖輸入端通過第二偏振控制器接耦合器的另一個輸入端，耦合器的輸出端接單模光纖的輸入端，單模光纖的輸出端接偏振分束器的輸入端，偏振分束器的輸出端接電荷耦合元件的輸入端，電荷耦合元件的輸觸端接光譜儀的輸入端。
[0007]所述的第一偏振控制器與第二偏振控制器控制的角度差為90°。
[0008]所述的單模光纖包括單模光纖前一部分和單模光纖后一部分，單模光纖前一部分在外加應力的作用下產生可變延遲，單模光纖后一部分作為非線性介質發生交叉相位調制效應。
[0009]所述的待測光學任意波形和參考脈沖經前一部分單模光纖傳輸后產生可變延遲。
[0010]所述的待測光學任意波形輸入端輸入的待測光學任意波形與參考脈沖輸入端輸入的參考脈沖在單模光纖后一部分中發生交叉相位調制效應，使得產生的信號脈沖攜帶了待測光學任意波形的信息，利用電荷耦合元件和光譜儀記錄下信號脈沖的行跡圖。
[0011]所述的電荷耦合元件和光譜儀記錄下的行跡圖通過基于矩陣的主元素廣義投影算法進行二維相位恢復，從而實現光學任意波形幅度和相位的測量。
[0012]有益效果:本發明提出的基于單模光纖的交叉相位調制型互相關頻率分辨光學開關光學任意波形測量裝置，具有很高的測量準確性，可望在光學任意波形產生及其測量領域得到重要的應用。
[0013]創新之處在于:
[0014](I)利用一根單模光纖實現可變延遲和非線性效應，無需復雜的光路調節和校準，結構簡單，成本低廉。
[0015](2)光纖中的交叉相位調制效應易發生，無需滿足特定的相位匹配條件。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明基于單模光纖的交叉相位調制型互相關頻率分辨光學開關光學任意波形測量裝置的結構圖。
[0017]圖2為待測的以及恢復的簡單光學任意波形幅度和相位。
[0018]圖3為待測的以及恢復的復雜光學任意波形幅度和相位。
[0019]圖中有:待測光學任意波形輸入端1、參考脈沖輸入端2、第一偏振控制器3、第二偏振控制器4、親合器5、單模光纖6、單模光纖前一部分61、單模光纖后一部分62、偏振分束器7、電荷耦合元件8和光譜儀9。
【具體實施方式】
[0020]本發明的基于單模光纖的光學任意波形測量裝置，包括待測光學任意波形、參考脈沖、偏振控制器、耦合器、單模光纖、偏振分束器、電荷耦合元件和光譜儀。
[0021]所述的單模光纖的前一部分在外加應力的作用下產生可變延遲，后一部分作為非線性介質發生交叉相位調制效應。
[0022]所述的待測光學任意波形和參考脈沖經前一部分單模光纖傳輸后產生可變延遲。具有一定相對延遲的待測光學任意波形和參考脈沖在后一部分單模光纖中發生交叉相位調制效應，使得產生的信號脈沖攜帶了待測光學任意波形的信息，并利用電荷耦合元件和光譜儀記錄下信號脈沖的FROG行跡圖。
[0023]所述的電荷耦合元件和光譜儀記錄下的行跡圖通過基于矩陣的主元素廣義投影算法進行二維相位恢復，從而實現光學任意波形幅度和相位的測量。
[0024]所述的偏振控制器控制的角度差為90°。
[0025]本發明的利用單模光纖的交叉相位調制型互相關頻率分辨光學開關光學任意波形測量裝置，包括偏振控制器、耦合器、單模光纖、偏振分束器、電荷耦合元件和光譜儀，其特征在于所述的單模光纖的前一部分產生可變延遲，后一部分發生交叉相位調制效應。所述的待測光學任意波形和參考脈沖經前一部分單模光纖傳輸后產生可變延遲。具有一定相對延遲的待測光學任意波形和參考脈沖在后一部分單模光纖中發生交叉相位調制效應，使得產生的信號脈沖攜帶了待測光學任意波形的信息，并利用電荷耦合元件和光譜儀記錄下FROG行跡圖。
[002