窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧的裝置制造方法
【專利摘要】一種窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧的裝置，該裝置包括：窄線寬光纖激光器、保偏光纖隔離器、光纖偏振分束器、第一保偏光纖環(huán)形器、電光調(diào)制器、法拉第反射鏡、第二保偏光纖環(huán)形器、第一光纖偏振分束器、第一半導(dǎo)體激光器、可調(diào)諧帶通光纖濾波器、第二半導(dǎo)體激光器、第二光纖偏振分束器、低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、壓控振蕩器、微波放大器、第一電流驅(qū)動(dòng)控制器、第一溫度控制器、第二電流驅(qū)動(dòng)控制器和第二溫度控制器。該裝置解決了現(xiàn)有的高階邊帶注入鎖定技術(shù)調(diào)頻范圍受限的問題，結(jié)合光纖激光器窄線寬與電光調(diào)制器高響應(yīng)速度的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)窄線寬激光的大范圍頻率快速調(diào)諧。
【專利說明】窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光頻率調(diào)諧，特別是一種窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧的裝置。【背景技術(shù)】
[0002]在星間相干激光通信及合成孔徑雷達(dá)等領(lǐng)域，作為光源的激光器除了需要滿足高相干性、窄線寬之外，還需要具有優(yōu)秀的頻率調(diào)諧性能，包括頻率調(diào)諧范圍、調(diào)諧速度、調(diào)諧線性度等，而半導(dǎo)體激光器以其體積小、效率高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)在上述領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前常用的單頻可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器技術(shù)主要包括外腔半導(dǎo)體激光器(ECDL)及單片集成單頻半導(dǎo)體激光器，外腔半導(dǎo)體激光器能實(shí)現(xiàn)大范圍的調(diào)諧，并且其輸出的激光具有良好的線寬特性，但往往對(duì)腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及裝調(diào)具有較高的要求，并且在涉及到機(jī)械式調(diào)諧時(shí)其調(diào)諧速率很難提高，而對(duì)于利用溫度進(jìn)行大范圍調(diào)諧的單片集成單頻半導(dǎo)體激光器同樣存在調(diào)諧速率受限的問題。因此近年來外部頻率調(diào)諧技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注，該技術(shù)既可以充分地將激光器良好的輸出性能(窄線寬、高穩(wěn)定等)與快速調(diào)諧性能結(jié)合起來，又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光頻率的靈活操控，是現(xiàn)代光頻率合成技術(shù)的有效手段，所以研究如何實(shí)現(xiàn)大范圍的快速外部頻率連續(xù)調(diào)諧具有重要意義和應(yīng)用價(jià)值。
[0003]目前激光外部快速頻率調(diào)諧的方案主要有:
[0004]在先方案之一是利用聲光調(diào)制器(AOM)及電光調(diào)制器(EOM)等可調(diào)諧移頻器件實(shí)現(xiàn)的，通過改變器件的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)便可得到快速調(diào)頻激光。聲光調(diào)制器一般用于幾百兆赫茲量級(jí)的移頻，受到聲光調(diào)制晶體的限制，AOM只能在特定中心移頻頻率附近產(chǎn)生IOOMHz范圍內(nèi)的頻率調(diào)諧，其轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)到90%，但對(duì)于上吉赫茲的移頻衍射效率會(huì)發(fā)生下降【J.Biesheuvel, D.ff.E.Noom, E.J.Salumbides, K.T.Sheridan, W.Ubachs, J.C.J.Koelemeij.Widely tunable laser frequency offset lock with30GHzrange and5THz offset.0ptics Express, vol.21，14008-14016，2013】；電光調(diào)制器可以產(chǎn)生大范圍的頻率調(diào)諧，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 0.2s內(nèi)120GHz的頻率調(diào)諧，但是對(duì)于電光相位調(diào)制器及強(qiáng)度調(diào)制器而言，往往會(huì)產(chǎn)生高階邊帶而導(dǎo)致信噪比下降，并且理論上其一階邊帶轉(zhuǎn)換效率最高只能達(dá)到34%，單邊帶調(diào)制器可以有效地抑制其它邊帶成份而只保留+1或一 I階邊帶，但其轉(zhuǎn)換效率理論上最高也只能達(dá)到58%【D.Y.Kubo, R.Srinivasan, H.Kiuchi,Chen Ming-Tang.Development of a Mach-Zehnder Modulator PhotonicLocal Oscillator Source.Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactionson,vol,61,3005-3014,2013】【T.Kawanishi,M.1zutsu.Linear single-sidebandmodulation for high-SNR wavelength conversion.1eee Photonics TechnologyLetters,vol, 16, 1534-1536，2004】。[0005]在先方案之二是將從激光器通過注入鎖定的方法鎖定到經(jīng)過調(diào)制后的主激光器邊帶上，這樣不僅可以將主激光器的窄線寬、高頻率穩(wěn)定性等完全復(fù)制到從激光器上，有效地提高輸出功率，還可以通過控制EOM驅(qū)動(dòng)頻率的方法對(duì)從激光器的頻率進(jìn)行快速靈活地控制，但目前常用的方法是將從激光器與主激光器的一階邊帶進(jìn)行鎖定，Diao等實(shí)現(xiàn)了9GHz 白勺差頻輸出【W(wǎng).T.Diao, J.He, Ζ.Liu, B.D.Yang, J.M.Wang.Alternative laser systemfor cesium magneto-optical trap via optical injection locking to sideband ofa9_GHz current-modulated diode laser.0ptics Express, vol, 20, 7480-7487, 2012],Schneider等在2013年將注入鎖定技術(shù)應(yīng)用到了 W波段射頻信號(hào)產(chǎn)生中，利用非線性射頻放大器對(duì)低頻段的射頻信號(hào)放大進(jìn)而產(chǎn)生覆蓋高階諧波信號(hào)的頻率梳，以此對(duì)寬帶相位調(diào)制器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生高階光邊帶信號(hào)作為注入鎖定的種子源，最高可將從激光器鎖定在25階邊帶上，實(shí)現(xiàn)了與主頻率0.5~IlOGHz的差頻鎖定，大大提高了常用邊帶注入鎖定技術(shù)的鎖定范圍[G.J.Schneider, J.A.Murakowski, C.A.Schuetz, S.Y.Shi, D.ff.Prather.Radiofrequency signal-generation system with over seven octaves of continuoustuning.Nature Photonics, vol, 7, 118-122，2013】。
[0006]以上方法基本上是一種對(duì)窄線寬激光進(jìn)行固定頻率移頻的裝置，更多關(guān)注的是如何產(chǎn)生更大范圍的頻移，實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率，很少考慮到產(chǎn)生移頻激光的動(dòng)態(tài)頻率掃描特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提出了一種窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧的裝置。該裝置可以解決常用的激光器外部頻率快速調(diào)諧中輸出光功率及調(diào)頻范圍受限等問題，可利用小范圍調(diào)諧的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)及低帶寬電光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)大范圍的窄線寬激光頻率快速調(diào)諧。
[0008]本發(fā)明的核心思想是:利用偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器對(duì)光纖激光器出射的激光進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生的高階邊帶信號(hào)， 利用該高階邊帶信號(hào)作為注入光對(duì)第一半導(dǎo)體激光器進(jìn)行注入鎖定，產(chǎn)生移頻后帶有高階邊帶信號(hào)的激光并利用偏振合束器與所述的光纖激光器輸出的激光進(jìn)行合束成為偏振方向互相垂直的兩束激光，再次進(jìn)入所述的偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器同時(shí)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的第一半導(dǎo)體激光器出射的激光具有更廣的邊帶信號(hào)，利用偏振分束器進(jìn)行分束后經(jīng)過可調(diào)諧帶通光纖濾波器濾出其高階邊帶信號(hào)注入到第二半導(dǎo)體激光器中進(jìn)行注入鎖定，產(chǎn)生高邊模抑制比的大頻差移頻激光輸出，結(jié)合電流預(yù)補(bǔ)償技術(shù)使用較低頻率的可調(diào)微波信號(hào)實(shí)現(xiàn)大范圍調(diào)頻。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0010]一種窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧的裝置，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括工作波長(zhǎng)在1550nm附近的窄線寬光纖激光器、保偏光纖隔離器、光纖偏振合束器、第一保偏光纖環(huán)形器、電光調(diào)制器、法拉第反射鏡、第二保偏光纖環(huán)形器、第一光纖偏振分束器、第一半導(dǎo)體激光器、可調(diào)諧帶通光纖濾波器、第二半導(dǎo)體激光器、第二光纖偏振分束器、低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、壓控振蕩器、微波放大器、第一電流驅(qū)動(dòng)控制器、第一溫度控制器、第二電流驅(qū)動(dòng)控制器和第二溫度控制器，在所述的窄線寬光纖激光器的輸出光方向依次是保偏光纖隔離器、光纖偏振合束器和第一保偏光纖環(huán)形器的I端口，該第一保偏光纖環(huán)形器的2端口與所述的電光調(diào)制器的輸入端相連，該電光調(diào)制器的輸出端方向是法拉第反射鏡，所述的第一保偏光纖環(huán)形器的3端口與第二保偏光纖環(huán)形器的I端口相連，第二保偏光纖環(huán)形器的2端口與第一光纖偏振分束器的輸入端相連,該第一光纖偏振分束器的第一輸出端與第一半導(dǎo)體激光器相連，第一光纖偏振分束器的第二輸出端經(jīng)可調(diào)諧帶通光纖濾波器與第二半導(dǎo)體激光器相連，所述的第二保偏光纖環(huán)形器的3端口與第二光纖偏振分束器的輸入端相連，該第二光纖偏振分束器的第一輸出端與所述的光纖偏振合束器的第二輸入端相連，所述的低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的第一輸出端依次經(jīng)壓控振蕩器、微波放大器與所述的電光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端相連，所述的低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的第二輸出端與第一電流驅(qū)動(dòng)控制器的控制端口相連，所述的低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的第三輸出端與第二電流驅(qū)動(dòng)控制器的控制端口相連；第一電流驅(qū)動(dòng)控制器、第一溫度控制器分別與所述的第一半導(dǎo)體激光器的電流控制端、溫度控制端相連，第二電流驅(qū)動(dòng)控制器、第二溫度控制器分別與所述的第二半導(dǎo)體激光器的電流控制端、溫度控制端相連，第二光纖偏振分束器的第一輸出端為本裝置的輸出端。
[0011]所述的偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器由電光調(diào)制器及法拉第反射鏡構(gòu)成，激光經(jīng)過所述的法拉第反射鏡反射后偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°，使得入射激光以互相垂直的偏振方向兩次通過所述的電光調(diào)制器。
[0012]所述的第一半導(dǎo)體激光器既作為注入鎖定的從激光器，對(duì)窄線寬光纖激光器的邊帶進(jìn)行鎖定，又作為主激光器經(jīng)過所述的偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器調(diào)制后產(chǎn)生更高階次邊帶為第二半導(dǎo)體激光器提供注入光。
[0013]所述的低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器分別與壓控振蕩器、第一電流驅(qū)動(dòng)控制器及第二電流驅(qū)動(dòng)控制器的控制端口相連，在改變注入邊帶頻率的同時(shí)對(duì)從激光器進(jìn)行同步預(yù)補(bǔ)償。
[0014]該裝置利用偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器對(duì)窄線寬光纖激光器及注入鎖定后的第一半導(dǎo)體激光器出射激光同時(shí)進(jìn)行調(diào)制，并利用偏振分束器對(duì)其進(jìn)行分離，分別作為第一半導(dǎo)體激光器的注入光、第二半導(dǎo)體激光器的注入光實(shí)現(xiàn)注入鎖定，第二半導(dǎo)體激光器則鎖定在較第一半導(dǎo)體激光器更高階的邊帶信號(hào)上，此時(shí)調(diào)諧電光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)射頻信號(hào)的頻率，并同時(shí)根據(jù)射頻信號(hào)的頻率改變量對(duì)第一半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流、第二半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，便可以實(shí)現(xiàn)窄線寬激光的大范圍快速調(diào)頻。
[0015]本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是:
[0016]本發(fā)明采用的偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器對(duì)兩路偏振方向互相垂直的線偏光同時(shí)進(jìn)行調(diào)制，可有效地降低系統(tǒng)的成本及射頻信號(hào)電路的復(fù)雜性，另外對(duì)注入鎖定后存在多階邊帶信號(hào)的第一半導(dǎo)體激光器激光進(jìn)行再次調(diào)制，在對(duì)激光頻率進(jìn)行有效移頻后又進(jìn)一步擴(kuò)展了其高階邊帶的階次，有利于更高階邊帶的注入鎖定的實(shí)現(xiàn)，這兩者結(jié)合到一起使整個(gè)系統(tǒng)具有成本低廉、電路控制簡(jiǎn)單、可調(diào)頻范圍大等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]先請(qǐng)參閱圖1，由圖可見，本發(fā)明窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧的裝置，構(gòu)成包括工作波長(zhǎng)在1550nm附近的窄線寬光纖激光器1、保偏光纖隔離器2、光纖偏振合束器3、第一保偏光纖環(huán)形器4、電光調(diào)制器5、法拉第反射鏡6、第二保偏光纖環(huán)形器7、第一光纖偏振分束器8、第一半導(dǎo)體激光器9、可調(diào)諧帶通光纖濾波器10、第二半導(dǎo)體激光器11、第二光纖偏振分束器12、低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13、壓控振蕩器14、微波放大器15、第一電流驅(qū)動(dòng)控制器16、第一溫度控制器17、第二電流驅(qū)動(dòng)控制器18和第二溫度控制器19，在所述的窄線寬光纖激光器I的輸出光方向依次是保偏光纖隔離器2、光纖偏振合束器3和第一保偏光纖環(huán)形器4的I端口，該第一保偏光纖環(huán)形器4的2端口與所述的電光調(diào)制器5的輸入端相連，該電光調(diào)制器5的輸出端方向是法拉第反射鏡6,所述的第一保偏光纖環(huán)形器4的3端口與第二保偏光纖環(huán)形器7的I端口相連，第二保偏光纖環(huán)形器7的2端口與第一光纖偏振分束器8的輸入端相連,該第一光纖偏振分束器8的第一輸出端與第一半導(dǎo)體激光器9相連，第一光纖偏振分束器8的第二輸出端經(jīng)可調(diào)諧帶通光纖濾波器10與第二半導(dǎo)體激光器11相連，所述的第二保偏光纖環(huán)形器7的3端口與第二光纖偏振分束器12的輸入端相連，該第二光纖偏振分束器12的第一輸出端與所述的光纖偏振合束器3的第二輸入端相連,所述的低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13的第一輸出端依次經(jīng)壓控振蕩器14、微波放大器15與所述的電光調(diào)制器5驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端相連,所述的低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13的第二輸出端與第一電流驅(qū)動(dòng)控制器16的控制端口相連，所述的低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13的第三輸出端與第二電流驅(qū)動(dòng)控制器18的控制端口相連；第一電流驅(qū)動(dòng)控制器16、第一溫度控制器17分別與所述的第一半導(dǎo)體激光器9的電流控制端、溫度控制端相連，第二電流驅(qū)動(dòng)控制器18、第二溫度控制器19分別與所述的第二半導(dǎo)體激光器11的電流控制端、溫度控制端相連，第二光纖偏振分束器12的第一輸出端為裝置的輸出端。
[0020]利用注入鎖定技術(shù)將半導(dǎo)體激光器鎖定在窄線寬光纖激光器經(jīng)射頻調(diào)制后的高階邊帶信號(hào)上，對(duì)半導(dǎo)體激光器的線寬進(jìn)行壓窄，通過改變電光調(diào)制器的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率來改變邊帶信號(hào)的頻率，從而對(duì)注入鎖定后半導(dǎo)體激光器的頻率進(jìn)行調(diào)諧。
[0021]本發(fā)明裝置的基本原理如下:
[0022]第一、由窄線寬光纖激光器I做為主激光器，輸出頻率為的窄線寬單頻激光，在其輸出光的傳播方向上經(jīng)過保偏光纖隔離器2后得到偏振方向與慢軸平行的穩(wěn)定線偏振單頻激光輸出，經(jīng)過光纖偏振合束器3后其偏振方向仍與慢軸平行，由第一保偏光纖環(huán)形器4進(jìn)入到偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器中；
[0023]第二、偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器由電光調(diào)制器5及法拉第反射鏡6構(gòu)成，一般的電光調(diào)制器件由LiNbO3晶體構(gòu)成，對(duì)于不同的偏振態(tài)激光的調(diào)制系數(shù)有很大的差別，故利用法拉第反射鏡6對(duì)待調(diào)制的激光進(jìn)行反射同時(shí)使其偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°后再次經(jīng)過電光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，這樣便可以保證電光調(diào)制器對(duì)偏振方向平行或垂直于慢軸方向的激光得到相同的調(diào)制效果；由壓控振蕩器14產(chǎn)生的頻率為ωπ的低噪聲射頻信號(hào)對(duì)電光調(diào)制器5進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，射頻信號(hào)的頻率可以通過低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13進(jìn)行控制；
[0024]第三、由光纖激光器輸出的頻率為Oci的激光經(jīng)過所述的偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器調(diào)制后由第一保偏光纖環(huán)形器4的3端口輸出，此時(shí)調(diào)制后的光在主頻Coci的兩邊分布著一系列間隔為ωπ的邊帶信號(hào)，并且其偏振方向旋轉(zhuǎn)為與慢軸垂直的方向，接著由第二保偏光纖環(huán)形器7進(jìn)入到第一光纖偏振分束器8中進(jìn)行偏振分束，光纖激光器調(diào)制光被注入到第一半導(dǎo)體激光器9中,第一電流驅(qū)動(dòng)控制器16、第一溫度控制器17分別與所述的第一半導(dǎo)體激光器9的電流控制端、溫度控制端相連，調(diào)整第一半導(dǎo)體激光器9的溫度及電流，使其鎖定在光纖激光器的一 η階邊帶上；
[0025]第四、第一半導(dǎo)體激光器9輸出的激光經(jīng)過第一光纖偏振分束器8后偏振態(tài)再次旋轉(zhuǎn)為與慢軸垂直的方向由第二保偏光纖環(huán)形器7的3端口輸出，由第二光纖偏振分束器12進(jìn)行偏振分束,注入鎖定后第一半導(dǎo)體激光器9激光在第二光纖偏振分束器12的輸出端口與光纖偏振合束器3的另一個(gè)輸入端口相連并與光纖激光器輸出的激光進(jìn)行偏振合束；
[0026]第五、合束后第一半導(dǎo)體激光器9輸出光的偏振態(tài)與慢軸方向(即光纖激光器輸出光偏振方向)垂直，接著經(jīng)過第一保偏光纖環(huán)形器4后進(jìn)入偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器中進(jìn)行調(diào)制，由于其本身便具有多階邊帶信號(hào)，故調(diào)制后的光為與光纖激光器調(diào)制后的光相比，其主頻相差η ωπ且具有更多高階的邊帶；
[0027]第六、該攜帶有高階邊帶信號(hào)的激光經(jīng)過同第三步相同的路徑進(jìn)入到第一光纖偏振分束器8中，只是由于偏振方向與光纖激光器調(diào)制后的光互相垂直，于是被注入到可調(diào)諧帶通光纖濾波器10中對(duì)其邊帶信號(hào)進(jìn)行過濾，進(jìn)而注入到第二半導(dǎo)體激光器11中，第二電流驅(qū)動(dòng)控制器18、第二溫度控制器19分別與所述的第二半導(dǎo)體激光器11的電流、溫度控制端相連，調(diào)整第二半導(dǎo)體激光器11的溫度及電流使其鎖定在第一半導(dǎo)體激光器9的一 m階邊帶上，輸出具有高邊模抑制比的、與光纖激光器具有大頻差范圍的單頻激光信號(hào)，通過第二光纖偏振分束器12偏振分束后輸出；
[0028]第七、改變低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13的輸出電壓，壓控振蕩器14的輸出射頻信號(hào)頻率也隨之改變?yōu)椤秏+A ω，此時(shí)由調(diào)制產(chǎn)生的邊帶信號(hào)也會(huì)隨之改變，第一半導(dǎo)體激光器9輸出激光的主頻率改變量為η △ ω，第二半導(dǎo)體激光器11輸出激光的頻率改變量為(n+m) Δ ω，為了避免失鎖，利用低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13對(duì)第一電流驅(qū)動(dòng)控制器16及第二電流驅(qū)動(dòng)控制器18進(jìn)行同步補(bǔ)償，使半導(dǎo)體激光器一直處于注入鎖定狀態(tài)，第二半導(dǎo)體激光器11輸出激光，便為具有大范圍快速調(diào)諧能力的窄線寬激光。
[0029]本穩(wěn)頻裝置使用的具體步驟為: [0030]1.打開窄線寬光纖激光器1，調(diào)節(jié)激光器參數(shù)，使激光器輸出功率滿足輸出要求，并依次連接保偏光纖隔離器2、光纖偏振合束器3的輸入端,在光纖偏振合束器3的輸出端進(jìn)行功率及光譜的測(cè)量，確定其中心波長(zhǎng)的位置及光功率并沒有過大的損耗；
[0031]2.依次連接光纖偏振合束器3的輸出端與第一保偏光纖環(huán)形器4的I端口、第一保偏光纖環(huán)形器4的2端口與電光調(diào)制器5的輸入端口、電光調(diào)制器5的輸出端口及法拉第反射鏡6，打開低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13及壓控振蕩器14，令低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13的輸出為零，使壓控振蕩器14工作在其最低輸出射頻頻率處，對(duì)電光調(diào)制器5進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，利用光譜儀在第一保偏光纖環(huán)形器4的3端口觀察其調(diào)制后的光譜情況；
[0032]3.依次連接第一保偏光纖環(huán)形器4的3端口與第二保偏光纖環(huán)形器7的I端口、第二保偏光纖環(huán)形器7的2端口及第一光纖偏振分束器8的輸入端，用功率計(jì)分別對(duì)第一光纖偏振分束器8的兩輸出端口進(jìn)行測(cè)量，確保其偏振隔離情況，將有光輸出的端口連接到第一半導(dǎo)體激光器9的輸入端，打開第一電流驅(qū)動(dòng)控制器16、第一溫度控制器17，調(diào)整第一半導(dǎo)體激光器9的溫度及電流使其鎖定在光纖激光器的一 η階邊帶上，通過第二保偏光纖環(huán)形器7的3端口進(jìn)行觀察；改變低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13的輸出電壓為三角波信號(hào)，使壓控振蕩器14輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行近似三角波的調(diào)諧，令低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13輸出端與第一電流驅(qū)動(dòng)控制器16的外部調(diào)制端相連，調(diào)整第一電流驅(qū)動(dòng)控制器16的電壓調(diào)制系數(shù)，使第一半導(dǎo)體激光器9在整個(gè)三角波調(diào)諧過程中保持注入鎖定狀態(tài)；
[0033]4.將第二保偏光纖環(huán)形器7的3端口與光纖偏振合束器3的另一輸入端相連,利用光譜儀在第一光纖偏振分束器8的懸空端口處觀察第一半導(dǎo)體激光器9的調(diào)制光譜情況，將該端口與可調(diào)諧帶通光纖濾波器10的輸入端相連，在輸出口用光譜儀觀察，調(diào)整可調(diào)諧帶通光纖濾波器10的帶通范圍，濾除第一半導(dǎo)體激光器9的主頻率后將可調(diào)諧帶通光纖濾波器10的輸出端與第二半導(dǎo)體激光器11相連，關(guān)閉低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13的三角波輸出模式，打開第二電流驅(qū)動(dòng)控制器18、第二溫度控制器19，調(diào)整第二半導(dǎo)體激光器11的溫度及電流使其鎖定在光纖激光器的一 m階邊帶上，通過第二保偏光纖環(huán)形器7的3端口進(jìn)行觀察；打開低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13的三角波信號(hào)輸出模式，對(duì)壓控振蕩器14輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行近似三角波的調(diào)諧，令低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器13輸出端與第二電流驅(qū)動(dòng)控制器18的外部調(diào)制端相連，調(diào)整第二電流驅(qū)動(dòng)控制器18的電壓調(diào)制系數(shù)，使第二半導(dǎo)體激光器11在整個(gè)三角波調(diào)諧過程中保持注入鎖定狀態(tài)；這樣第一半導(dǎo)體激光器、第二半導(dǎo)體激光器在整個(gè)調(diào)諧過程中均保持注入鎖定狀態(tài)，第二半導(dǎo)體激光器的輸出光便為大范圍頻率快速調(diào)諧的窄線寬激光。
[0034]以上技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)一種成本低廉、電路控制簡(jiǎn)單的窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧裝置，可適用于星間相干激光通信及合成孔徑雷達(dá)等領(lǐng)域。雖然參照上述具體實(shí)施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施方式和實(shí)施例，對(duì)于本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可對(duì)其形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改變。例如雙通電光調(diào)制器的形式可以替代為其他調(diào)制元件，光纖激光器的形式可以替代為其他窄線寬單頻激光器，半導(dǎo)體激光器的工作波段可以替換為其它波段。所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧的裝置，特征在于其構(gòu)成包括工作波長(zhǎng)在1550nm附近的窄線寬光纖激光器(I)、保偏光纖隔離器(2)、光纖偏振合束器(3)、第一保偏光纖環(huán)形器(4)、電光調(diào)制器(5)、法拉第反射鏡(6)、第二保偏光纖環(huán)形器(7)、第一光纖偏振分束器(8)、第一半導(dǎo)體激光器(9)、可調(diào)諧帶通光纖濾波器(10)、第二半導(dǎo)體激光器(11)、第二光纖偏振分束器(12)、低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器(13)、壓控振蕩器(14)、微波放大器(15)、第一電流驅(qū)動(dòng)控制器(16)、第一溫度控制器(17)、第二電流驅(qū)動(dòng)控制器(18)和第二溫度控制器(19)，在所述的窄線寬光纖激光器(I)的輸出光方向依次是保偏光纖隔離器(2)、光纖偏振合束器(3)和第一保偏光纖環(huán)形器(4)的I端口，該第一保偏光纖環(huán)形器(4)的2端口與所述的電光調(diào)制器(5)的輸入端相連,該電光調(diào)制器(5)的輸出端方向是法拉第反射鏡(6)，所述的第一保偏光纖環(huán)形器(4)的3端口與第二保偏光纖環(huán)形器(7)的I端口相連，第二保偏光纖環(huán)形器(X)的2端口與第一光纖偏振分束器(8)的輸入端相連,該第一光纖偏振分束器(8)的第一輸出端與第一半導(dǎo)體激光器(9)相連,第一光纖偏振分束器(8)的第二輸出端經(jīng)可調(diào)諧帶通光纖濾波器(10)與第二半導(dǎo)體激光器(11)相連，所述的第二保偏光纖環(huán)形器(X)的3端口與第二光纖偏振分束器(12)的輸入端相連,該第二光纖偏振分束器(12)的第一輸出端與所述的光纖偏振合束器(3)的第二輸入端相連,所述的低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器(13)的第一輸出端依次經(jīng)壓控振蕩器(14)、微波放大器(15)與所述的電光調(diào)制器(5)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端相連，所述的低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器(13)的第二輸出端與第一電流驅(qū)動(dòng)控制器(16)的控制端口相連，所述的低噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)生器(13)的第三輸出端與第二電流驅(qū)動(dòng)控制器(18)的控制端口相連；第一電流驅(qū)動(dòng)控制器(16)、第一溫度控制器(17)分別與所述的第一半導(dǎo)體激光器(9)的電流控制端、溫度控制端相連，第二電流驅(qū)動(dòng)控制器(18)、第 二溫度控制器(19)分別與所述的第二半導(dǎo)體激光器(11)的電流控制端、溫度控制端相連，第二光纖偏振分束器(12)的第一輸出端為裝置的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧的裝置，其特征在于所述的偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器由電光調(diào)制器(5)及法拉第反射鏡(6)構(gòu)成，激光經(jīng)過所述的法拉第反射鏡(6)反射后偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°，使得入射激光以互相垂直的偏振方向兩次通過所述的電光調(diào)制器(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄線寬激光大范圍頻率快速調(diào)諧的裝置，其特征在于所述的第一半導(dǎo)體激光器(9)既作為注入鎖定的從激光器，對(duì)窄線寬光纖激光器(I)的邊帶進(jìn)行鎖定，又作為主激光器經(jīng)過所述的偏振無(wú)關(guān)電光調(diào)制器調(diào)制后產(chǎn)生更高階次邊帶為第二半導(dǎo)體激光器(11)提供注入光。
【文檔編號(hào)】H01S3/10GK103986051SQ201410234711
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】魏芳, 王建, 陳迪俊, 潘政清, 蔡海文, 瞿榮輝, 蔡圣聞 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所, 南京派光信息技術(shù)有限公司