CN102798476A - 测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置 - Google Patents
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Abstract
测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置，包括布拉格光纤光栅、宽带荧光源、支架、2×1波分复用器、1×2波分复用器、第一隔离器、第二隔离器、光谱仪、PIN光电探测器，所述的布拉格光纤光栅固定在支架上，一端连接所述的宽带荧光源，另一端与所述的2×1波分复用器的其中一个信号输出端连接，所述的2×1波分复用器的信号输入端连接第一隔离器、另一个信号输出端连接第二隔离器，所述的1×2波分复用器的信号输出端分别连接所述的光谱仪和所述的PIN光电探测器；所述的PIN光电探测器的信号输出端连接示波器。本发明有益效果是：克服普通光谱仪单脉冲信号难捕捉、承受最大光功率有限的缺点；适于不用中心波长信号；结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置，尤其是一种利用布拉格光纤光栅测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置。
背景技术
脉冲光纤放大器和激光器日益成为国际上的研究热点，皮秒脉冲在微加工、激光工程和自由空间光通信等领域有着广泛的应用。但在脉冲放大特别是单脉冲百皮秒脉冲放大过程中，由于脉冲峰值功率较高，自相位调制是放大过程中的主要非线性效应，它将引起频率啁啾的产生。在高功率光纤放大器中，自相位调制使啁啾脉冲包络内不同时刻具有不同的瞬时频率，而双包层增益光纤对不同频率的光有不同的放大增益，导致脉冲各部位的增益不同，频率啁啾和增益变化的共同作用使SPM所致信号光谱出现不同的特性。研究脉冲放大中的自相位调制引起的信号光谱变化是十分有必要的。
但在实验验证上，测量高峰值功率单脉冲的光谱仪一般都较昂贵。故受实验室条件的限制，用普通光谱仪存在两个问题：1）光纤光谱仪一般可承受最高峰值功率只有百毫瓦，而放大中百皮秒脉冲峰值功率可达上千瓦，使用不当就会损坏光谱仪；2）光谱仪对连续或准连续光光谱的测量较容易，而在有些实际应用中信号光为单脉冲，光谱仪很难捕捉到信号光谱；3）普通光谱仪的最小分辨率一般只有0.05nm或更大，很难观察到光谱的细节结构。
因此设计一种测量高峰值功率单脉冲信号光谱的方法是十分有必要的。
发明内容
为了克服已有的高峰值功率单脉冲信号光谱的测量设备存在的捕捉单脉冲信号难、成本高的问题，本发明提供一种实验设备简单、价格低廉、具有通用性的测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置。
本发明所述的测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置，其特征在于：包括布拉格光纤光栅、宽带荧光源、支架、2×1波分复用器、1×2波分复用器、第一隔离器、第二隔离器、光谱仪、PIN光电探测器，所述的布拉格光纤光栅固定在支架上，一端连接所述的宽带荧光源，另一端与所述的2×1波分复用器的其中一个信号输出端连接，所述的2×1波分复用器的信号输入端连接第一隔离器、另一个信号输出端连接第二隔离器，且所述的第二隔离器连接在所述的1×2波分复用器的信号输入端上，所述的1×2波分复用器的信号输出端分别连接所述的光谱仪和所述的PIN光电探测器；所述的PIN光电探测器的信号输出端连接示波器。
所述的光谱仪可采用MS9710C光谱仪。
所述的布拉格光纤光栅利用准分子激光器和相位板采用相位掩膜技术刻写。
所述的支架的一端设置螺旋千分尺。
所述的测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置的输入信号可采用重复频率为1Hz，中心波长为1053nm，峰值功率在千瓦量级，脉冲宽度100皮秒的脉冲信号作为输入信号。
使用时，首先关闭脉冲信号源，打开宽带荧光源，用光谱仪测量布拉格光纤光栅的中心波长，然后关闭宽带荧光源，接入脉冲信号源，对应于光栅布拉格波长的光具有最大反射率，光纤光栅的反射光经第二隔离器和1×2波分复用器进入PIN光电探测器，并在示波器上显示，记录对应于此时光栅布拉格波长的脉冲信号峰谷值，然后略微调节螺旋千分尺，对布拉格光纤光栅施加应力，改变光栅布拉格波长，重复以上操作，观测和记录光栅布拉格波长和对应的信号峰谷值，最后描出波长-脉冲峰谷值的曲线，由于信号峰谷值正比于信号平均功率，即得到该输入脉冲信号的光谱图。
本发明的有益效果是：通过改变布拉格光纤光栅的周期，改变布拉格光栅波长，适用于具有不用中心波长的信号，尤其对测量高峰值功率单脉冲信号光谱具有明显的优势，解决了普通光谱仪单脉冲信号难捕捉的问题，可广泛应用在观测单脉冲信号光谱的领域，如百皮秒单脉冲信号放大时，观测非线性效应对光谱特性的影响；同时也可以用于测量连续光和准连续光，其通用性较强，当测量连续光和准连续光时，虽然与现有的光谱仪相比，精度有待提高，但整个装置结构简单，价格低廉，有望在对精度要求不是很高的领域应用。
附图说明
图1是本发明的结构框图（图中箭头方向代表输入信号传输方向）。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图：
实施1本发明所述的测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置，包括布拉格光纤光栅1、宽带荧光源2、支架3、2×1波分复用器4、1×2波分复用器5、第一隔离器6、第二隔离器7、光谱仪8、PIN光电探测器9，所述的布拉格光纤光栅1固定在支架3上，一端连接所述的宽带荧光源2，另一端与所述的2×1波分复用器4的其中一个信号输出端连接，所述的2×1波分复用器4的信号输入端连接第一隔离器6、另一个信号输出端连接第二隔离器7，且所述的第二隔离器7连接在所述的1×2波分复用器5的信号输入端上，所述的1×2波分复用器5的信号输出端分别连接所述的光谱仪8和所述的PIN光电探测器9；所述的PIN光电探测器9的信号输出端连接示波器。
所述的光谱仪8采用MS9710C光谱仪。
所述的布拉格光纤光栅1利用准分子激光器和相位板采用相位掩膜技术刻写。
所述的支架3的一端设置螺旋千分尺31。
所述的测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置的输入信号采用重复频率为1Hz，中心波长为1053nm，峰值功率在千瓦量级，脉冲宽度100皮秒的脉冲信号作为输入信号。
使用时，首先关闭脉冲信号源，打开宽带荧光源2，用光谱仪8测量布拉格光纤光栅1的中心波长，然后关闭宽带荧光源2，接入脉冲信号源，对应于光栅布拉格波长的光具有最大反射率，布拉格光纤光栅1的反射光经第二隔离器7和1×2波分复用器5进入PIN光电探测器9，并在示波器上显示，记录对应于此时光栅布拉格波长的脉冲信号峰谷值，然后略微调节螺旋千分尺，对布拉格光纤光栅1施加应力，改变光栅布拉格波长，重复以上操作，观测和记录光栅布拉格波长和对应的信号峰谷值，最后描出波长-脉冲峰谷值的曲线，由于信号峰谷值正比于信号平均功率，即得到该输入脉冲信号的光谱图。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (3)
1.测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置，其特征在于：包括布拉格光纤光栅、宽带荧光源、支架、2×1波分复用器、1×2波分复用器、第一隔离器、第二隔离器、光谱仪、PIN光电探测器，所述的布拉格光纤光栅固定在支架上，一端连接所述的宽带荧光源，另一端与所述的2×1波分复用器的其中一个信号输出端连接，所述的2×1波分复用器的信号输入端连接第一隔离器、另一个信号输出端连接第二隔离器，且所述的第二隔离器连接在所述的1×2波分复用器的信号输入端上，所述的1×2波分复用器的信号输出端分别连接所述的光谱仪和所述的PIN光电探测器；所述的PIN光电探测器的信号输出端连接示波器。
2.如权利要求1所述的测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置，其特征在于：所述的布拉格光纤光栅利用准分子激光器和相位板采用相位掩膜技术刻写。
3.如权利要求2所述的测量高峰值功率单脉冲信号光谱的装置，其特征在于：所述的支架的一端设置螺旋千分尺。
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| JPS626127A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-13 | Shimadzu Corp | 分光光度計 |
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| CN202274927U (zh) * | 2011-08-25 | 2012-06-13 | 桂林聚联科技有限公司 | 一种基于光纤布拉格光栅的光纤光谱仪校准装置 |
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| 常丽萍等: "百皮秒脉冲放大中自相位调制效应实验研究", 《光子学报》, vol. 40, no. 8, 31 August 2011 (2011-08-31) * |
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