PicoLuz超快時(shí)域放大器
Thorlabs推出的PicoLuz超快時(shí)域放大器能夠測(cè)量飛秒波形，能夠?qū)挻笥?/span>1THz的無重復(fù)信號(hào)進(jìn)行單發(fā)取樣并且能以1Tb/s的速度生成數(shù)字眼圖。超快瞬態(tài)放大器帶有一個(gè)外部泵浦源（一個(gè)飛秒光纖激光器）和使泵浦重復(fù)頻率同步于信號(hào)重復(fù)頻率的相應(yīng)電子設(shè)備。在同步狀態(tài)下，調(diào)節(jié)入射波形與泵浦脈沖之間的相關(guān)延遲，掃描時(shí)間透鏡的可視窗口并與入射波形進(jìn)行對(duì)比。瞬態(tài)放大元件（UTM-1500）包含一個(gè)集成的延遲線，其表面連續(xù)范圍為160皮秒，滿足涉及高重復(fù)頻率信號(hào)（大于10 GHz）的應(yīng)用需求。另外，瞬態(tài)放大套件具有大范圍可調(diào)節(jié)光纖至光纖延遲線，可用于連續(xù)可調(diào)節(jié)延遲至4納秒，此功能應(yīng)用于信號(hào)重復(fù)頻率小于10 GHz的情況下。圖1（a）為PicoLuz超快時(shí)域放大器的外觀，（b）為其系統(tǒng)構(gòu)成。
圖1（a）超快時(shí)域放大器（UTM-1500）
圖1（b）超快時(shí)域放大器系統(tǒng)構(gòu)成
該時(shí)域放大系統(tǒng)使用基于四波混頻非線性光學(xué)處理的時(shí)間透鏡技術(shù)對(duì)光波進(jìn)行時(shí)域上的展寬或放大。此技術(shù)可以在不扭曲自己的時(shí)間分布的前提下在時(shí)域上拉伸或放大時(shí)域波形。使用放大器，通過GHz帶寬光學(xué)探測(cè)器和標(biāo)準(zhǔn)示波器可以測(cè)量長(zhǎng)（>100 ps）且超快波形，這些波形具有成百上千的亞皮秒瞬態(tài)特征。該技術(shù)是由Thorlabs公司的戰(zhàn)略合作伙伴PicoLuz公司的創(chuàng)始人提出的。
此放大器有很多應(yīng)用，此處列舉4例：
應(yīng)用一：如圖2所示，該超快放大器具有單發(fā)取樣能力。該波形是由工作于250MHz重復(fù)率下的鎖模激光器發(fā)射兩個(gè)間隔為2.1皮秒的脈沖組成的。使用15 MHz正弦波驅(qū)動(dòng)的調(diào)制器對(duì)信號(hào)的振幅進(jìn)行調(diào)制。放大器具有250X放大因子，使用250 MHz重復(fù)頻率的泵浦源，此泵浦源已經(jīng)與信號(hào)同步。使用4 GHz （20 GigaSample/second）實(shí)時(shí)示波器對(duì)放大器的輸出進(jìn)行取樣。下圖展示了入射波形的11連續(xù)快速取樣波形軌跡。正如本例所見，在放大系統(tǒng)（本例中使用250 MHz）中，入射光波形的時(shí)間透鏡圖像按泵浦激光器的重復(fù)頻率不斷更新。
圖2超快時(shí)域放大器的單發(fā)取樣
應(yīng)用二，如圖3所示，此放大器具有強(qiáng)大的瞬態(tài)分辨率，使得眼圖的數(shù)據(jù)測(cè)量速度可以達(dá)到1Tb/s。在本次實(shí)驗(yàn)中，我們生成了一個(gè)80 Gb/s RZ的數(shù)據(jù)串（信號(hào)源的脈沖寬度限制了數(shù)據(jù)速率），另外，我們使用帶有65X放大因子的放大器作為泵浦源。其重復(fù)頻率同步于生成數(shù)據(jù)串的10GHz的信號(hào)
圖3超快時(shí)域放大器的快速眼圖測(cè)量
應(yīng)用三，如圖4所示，瞬態(tài)放大器在其可視窗口（記錄長(zhǎng)度）將入射波形拉伸，并且可以對(duì)樣品進(jìn)行直接采樣，而不需要后續(xù)處理或者還原算法。所以它可以在標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器和示波器上對(duì)帶有成百上千瞬態(tài)波形的很復(fù)雜且超快的波形進(jìn)行探測(cè)和成像。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們用任意波形生成器生成了一個(gè)40皮秒長(zhǎng)的波形。放大器配置有一個(gè)520X放大因子，故此放大器能夠用5GHz的示波器來進(jìn)行相關(guān)探測(cè)。
圖4用瞬態(tài)放大器探測(cè)任意波形特征
應(yīng)用四，如圖5所示，使用瞬態(tài)放大器還可以探測(cè)由零色散設(shè)備（或通信線路）引起的微小的第三失真。我們用微小 GVD 和 TOD ≈ 0.1 ps3向檢測(cè)狀態(tài)下設(shè)備發(fā)射一個(gè)0.8皮秒的脈沖。其結(jié)果為脈沖發(fā)生了非對(duì)稱失真，而且放大器（放大因子為100X）使得這個(gè)脈沖光可以被10GHz示波器探測(cè)。
圖5用瞬態(tài)放大器探測(cè)第三失真
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