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(guò)程中保持自身形狀和強(qiáng)度不變。孤子分子是孤子在非線性系統(tǒng)中分裂為多個(gè)孤子，通過(guò)自組織過(guò)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(gè)自由度，如相位關(guān)系、時(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)和人工智能ai調(diào)節(jié)兩類，但是手動(dòng)調(diào)節(jié)存在效率低、調(diào)節(jié)精度差、無(wú)法按需調(diào)節(jié)的問(wèn)題，ai調(diào)節(jié)需要設(shè)置反饋裝置、編寫(xiě)算法并訓(xùn)練模型，極大增加了激光器的復(fù)雜度，并且提高了維護(hù)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(shuō)明的是，在上述背景技術(shù)部分公開(kāi)的信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本技術(shù)的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對(duì)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(shí)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(jìn)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(wú)法按需調(diào)節(jié)的問(wèn)題。

2、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)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(wú)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(xiě)入的頻率相位函數(shù)中的相位周期對(duì)所述光纖環(huán)形激光諧振腔中循環(huán)的孤子進(jìn)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(shí)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(gè)孤子的孤子分子；所述帶通濾波器用于對(duì)所述孤子分子攜帶的色散波進(jìn)行濾除，以獲取具有穩(wěn)定時(shí)域間距的孤子分子。

3、在本技術(shù)的示例性實(shí)施例中，所述可編程光調(diào)控器包括第一準(zhǔn)直透鏡、衍射光柵、柱面鏡、液晶空間光調(diào)制器和第二準(zhǔn)直透鏡，所述第一準(zhǔn)直透鏡與所述帶通濾波器的輸出端尾纖連接，所述第二準(zhǔn)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(jì)算機(jī)設(shè)備連接，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備用于將所述頻率相位函數(shù)寫(xiě)入所述液晶空間光調(diào)制器中。

4、在本技術(shù)的示例性實(shí)施例中，所述第一準(zhǔn)直透鏡用于將所述帶通濾波器輸出的孤子準(zhǔn)直輸入至所述衍射光柵；所述衍射光柵用于對(duì)所述孤子進(jìn)行光譜分解形成多個(gè)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(duì)所述不同頻率的入射光進(jìn)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(jìn)行光譜合成，形成所述主脈沖和所述子脈沖；所述第二準(zhǔn)直透鏡用于將所述主脈沖和所述子脈沖準(zhǔn)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(jìn)入所述光纖環(huán)形激光諧振腔進(jìn)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(shí)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(shí)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(duì)所述孤子分子進(jìn)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(guò)所述輸出耦合器的耦合端口輸出；所述偏振無(wú)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(duì)所述循環(huán)孤子分子進(jìn)行強(qiáng)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(duì)所述可飽和吸收體輸出的孤子分子的偏振態(tài)和損耗進(jìn)行優(yōu)化。

7、在本技術(shù)的示例性實(shí)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(wú)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(zhǔn)直透鏡和所述第二準(zhǔn)直透鏡中相鄰兩個(gè)元器件之間通過(guò)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(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的鎖模態(tài)時(shí)，通過(guò)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(duì)所述帶通濾波器輸出的孤子進(jìn)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(shí)域間距的子脈沖；通過(guò)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(jìn)行多輪循環(huán)，以生成所述孤子分子；通過(guò)所述帶通濾波器對(duì)所述孤子分子攜帶的色散波進(jìn)行濾除，以獲取具有穩(wěn)定時(shí)域間距的孤子分子。

9、在本技術(shù)的示例性實(shí)施例中，所述可編程光調(diào)控器包括第一準(zhǔn)直透鏡、衍射光柵、柱面鏡、液晶空間光調(diào)制器和第二準(zhǔn)直透鏡；所述通過(guò)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(duì)所述帶通濾波器輸出的孤子進(jìn)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(shí)域間距的子脈沖，包括：通過(guò)所述第一準(zhǔn)直透鏡將所述孤子準(zhǔn)直輸入至所述衍射光柵進(jìn)行光譜分解，形成多個(gè)不同頻率的入射光；通過(guò)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(duì)所述入射光進(jìn)行調(diào)制，形成具有不同相位和不同頻率的出射光；通過(guò)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(jìn)行光譜合成，形成所述主脈沖和所述子脈沖；通過(guò)所述第二準(zhǔn)直透鏡將所述主脈沖和所述子脈沖準(zhǔn)直輸入至所述波分復(fù)用器。

10、在本技術(shù)的示例性實(shí)施例中，所述液晶空間光調(diào)制器包含多個(gè)液晶區(qū)域，所述入射光的不同頻率成分對(duì)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(duì)所述入射光進(jìn)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(duì)入射至各所述液晶區(qū)域的入射光的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，以生成所述出射光。

11、在本技術(shù)的示例性實(shí)施例中，所述方法還包括：在所述頻率相位函數(shù)不變時(shí)，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(shí)，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(wú)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(xiě)入的頻率相位函數(shù)中的相位周期對(duì)光纖環(huán)形激光諧振腔中循環(huán)的孤子進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，生成主脈沖和與主脈沖間隔預(yù)設(shè)時(shí)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(gè)孤子的孤子分子；帶通濾波器用于對(duì)孤子分子所攜帶的色散波進(jìn)行濾除，以獲取具有穩(wěn)定時(shí)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(jiǎn)單的光路結(jié)構(gòu)，因而降低了制備成本和維護(hù)成本；另一方面通過(guò)帶通濾波器對(duì)孤子分子攜帶的色散波進(jìn)行濾除，可以消除孤子分子在時(shí)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?。辉僖环矫?，通過(guò)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(duì)孤子分子中的孤子間距進(jìn)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(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本技術(shù)。