基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及到一種基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器?；诳烧{(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器，包括掃頻激光器模塊、第二光纖耦合器、光開(kāi)關(guān)以及反饋控制模塊，所述掃頻激光器模塊輸出端連接第二光纖耦合器，掃頻激光模塊發(fā)出的掃頻激光通過(guò)第二光纖耦合器分為兩路，一路通過(guò)光開(kāi)關(guān)輸出掃頻激光；另一路通過(guò)反饋控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)掃頻激光中高速可調(diào)諧濾波器和激光輸出端光開(kāi)關(guān)的控制，所述第二光纖耦合器的分光比為10:90，90%分光端口連接光開(kāi)關(guān)的輸入端，掃頻激光器模塊通過(guò)光開(kāi)關(guān)輸出高功率掃頻激光，第二光纖耦合器的10%分光端口連接反饋控制模塊，所述反饋控制模塊的輸出端通過(guò)光開(kāi)關(guān)控制連接高速可調(diào)諧濾波器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及到一種光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳感技術(shù)隨著光纖的應(yīng)用而得到廣泛的研究，而其中基于光纖布拉格光柵的光纖傳感技術(shù)又是當(dāng)今光纖傳感應(yīng)用中研究最廣泛的一個(gè)方向。光柵傳感技術(shù)在橋梁、隧道、石油管道等的監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮著重要的作用，滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航天、軍事、醫(yī)療等各個(gè)行業(yè)。由于掃頻激光器在光纖布拉格光柵的傳感解調(diào)方面相對(duì)于光譜分析儀的便宜，并且可以實(shí)現(xiàn)多通道復(fù)用，成為主要的解調(diào)器件。
[0003]也就是說(shuō)，在光纖光柵傳感解調(diào)中，掃頻光纖激光器光源是最關(guān)鍵的器件，它的性能直接決定了解調(diào)的精度和效率；由于掃頻光纖激光器通常采用高速調(diào)諧濾波器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光濾波，獲得掃頻激光輸出，但是由于高速調(diào)諧濾波器的腔長(zhǎng)受外界溫度、濕度、震動(dòng)等因數(shù)的影響，腔長(zhǎng)不會(huì)與電壓成特定的關(guān)系。據(jù)調(diào)查，為了在解調(diào)中獲得一個(gè)完整的掃頻周期信號(hào)，一般都會(huì)設(shè)置濾波器的電壓為2.5倍的自由光譜電壓范圍，實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)周期的掃頻，以此排除外界因數(shù)的干擾。為此，在解調(diào)的過(guò)程中，采集卡需要同時(shí)采集很多無(wú)用的信號(hào)，占據(jù)了采集時(shí)間，降低了采集效率。
[0004]由于受到光源的帶寬的限制，單通道復(fù)用個(gè)數(shù)一般為30個(gè)左右，較寬的掃頻范圍將可以實(shí)現(xiàn)更多的光纖光柵的復(fù)用；高功率的掃頻激光可以實(shí)現(xiàn)多端口耦合輸出復(fù)用。如何實(shí)現(xiàn)可調(diào)寬帶高功率掃頻激光輸出也是光纖掃頻激光器的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中提出的問(wèn)題提供一種基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高功率掃頻光纖激光器，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)受控、精確掃頻，提高采集效率，并且通過(guò)可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋寬帶、高功率掃頻激光輸出，更靈活的實(shí)現(xiàn)了更多光纖光柵的復(fù)用和更多的傳感通道輸出。
[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器，包括掃頻激光器模塊、第二光纖耦合器、光開(kāi)關(guān)以及反饋控制模塊，所述掃頻激光器模塊輸出端連接第二光纖耦合器，掃頻激光模塊發(fā)出的掃頻激光通過(guò)第二光纖耦合器分為兩路，一路通過(guò)光開(kāi)關(guān)輸出掃頻激光；另一路通過(guò)反饋控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)掃頻激光中高速可調(diào)諧濾波器和激光輸出端光開(kāi)關(guān)的控制，所述第二光纖親合器的分光比為10:90，90%分光端口連接光開(kāi)關(guān)的輸入端，掃頻激光器模塊通過(guò)光開(kāi)關(guān)輸出高功率掃頻激光，第二光纖耦合器的10%分光端口連接反饋控制模塊，所述反饋控制模塊的輸出端通過(guò)光開(kāi)關(guān)控制連接高速可調(diào)諧濾波器。
[0007]具體的，所述掃頻激光器模塊包括帶寬半導(dǎo)體光放大器一、隔離器一、隔離器二、第一光纖耦合器、高速可調(diào)諧濾波器、隔離器三、寬帶半導(dǎo)體光放大器二、隔離器四，隔離器一的輸出端口連接至寬帶半導(dǎo)體光放大器一的輸入端，寬帶半導(dǎo)體光放大器一的輸出端連接隔離器二的輸入端，高速可調(diào)諧濾波器的輸入端連接隔離器二的輸出端，高速可調(diào)諧濾波器的輸出端連接第一光纖親合器的輸入端，第一光纖親合器的分光比為50:50，第一親合器的一個(gè)輸出端口連接隔離器的輸入端口，構(gòu)成掃頻回路;第一耦合器的另一個(gè)輸出端口連接隔離器三的輸入端，隔離器三的輸入端口連接寬帶半導(dǎo)體光放大器二的輸入端，隔離器四的輸入端口連接寬帶光放大器二的輸出端，掃頻光纖激光器模塊的掃頻激光由隔離器四的輸出端口輸出。
[0008]具體的，所述反饋控制模塊包括第三光纖耦合器、可調(diào)濾波器一、可調(diào)濾波器二、第四光纖耦合器、光電轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)處理及控制模塊，第三光纖耦合器的一個(gè)輸出端連接可調(diào)濾波器一，另一個(gè)輸出端連接可調(diào)濾波器二，可調(diào)濾波器一和可調(diào)濾波器二的輸出端分別連接第四耦合器的分端口，第四耦合器的合光端口連接至光電轉(zhuǎn)換模塊的光輸入端口，光電轉(zhuǎn)換模塊中的運(yùn)算放大器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后傳送到數(shù)據(jù)處理模塊中。
[0009]具體的，所述光開(kāi)關(guān)與高速可調(diào)諧濾波器之間連接有電壓驅(qū)動(dòng)模塊。
[00?0]具體的，第三光纖親合器、第四親合器的分光比都為50:50。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):掃頻激光器模塊通過(guò)寬帶光源和濾波器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高速寬帶掃頻輸出并通過(guò)栗浦級(jí)半導(dǎo)體光放大器實(shí)現(xiàn)高功率的掃頻激光的輸出；該可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高功率掃頻光纖激光器中，采用兩個(gè)可調(diào)濾波器實(shí)現(xiàn)始末波長(zhǎng)調(diào)諧輸出，所述的始末調(diào)節(jié)波長(zhǎng)最大對(duì)應(yīng)于掃頻模塊的掃頻激光輸出的掃頻光譜范圍；該基于波長(zhǎng)反饋的掃頻光纖激光器中，基于雙濾波觸發(fā)電信號(hào)輸出，并進(jìn)行二次觸發(fā)，形成一個(gè)掃頻周期電信號(hào)輸出，該可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高功率掃頻光纖激光器中，通過(guò)二次觸發(fā)的周期掃頻電信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)完整光譜的掃頻，不占用過(guò)多的數(shù)據(jù)，效率較高;該可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高功率掃頻光纖激光器中，通過(guò)二次觸發(fā)的周期掃頻電信號(hào)，控制掃頻激光系統(tǒng)輸出端的光開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)掃頻激光的調(diào)制輸出；該可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高功率掃頻光纖激光器中，通過(guò)反饋到高速可調(diào)諧濾波器的電壓驅(qū)動(dòng)模塊中，智能調(diào)節(jié)控制輸出電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高功率可調(diào)精確受控掃頻激光輸出，提高采樣頻率和精度，具有較優(yōu)的應(yīng)用場(chǎng)景。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖；
圖2是基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋光纖激光器的雙波長(zhǎng)定點(diǎn)掃描二次觸發(fā)示意圖。
[0013]I隔離器一 2寬帶半導(dǎo)體光放大器一 3隔離器二 4第一光纖耦合器 5高速可調(diào)諧濾波器6隔離器三7寬帶半導(dǎo)體光放大器二
8隔離器四9第二光纖耦合器10第三光纖耦合器11可調(diào)濾波器一 12可調(diào)濾波器二 13第四光纖親合器14光電轉(zhuǎn)換模塊 15數(shù)據(jù)處理及控制模塊16光開(kāi)關(guān)17電壓驅(qū)動(dòng)模塊 18掃頻激光器模塊19反饋控制模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示為基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括掃頻激光器模塊18、第二光纖耦合器9、光開(kāi)關(guān)16以及反饋控制模塊19，所述掃頻激光器模塊18輸出端連接第二光纖耦合器9，掃頻激光模塊18發(fā)出的掃頻激光通過(guò)第二光纖耦合器9分為兩路，一路通過(guò)光開(kāi)關(guān)16輸出掃頻激光;另一路通過(guò)反饋控制模塊19實(shí)現(xiàn)對(duì)掃頻激光中高速可調(diào)諧濾波器5和激光輸出端光開(kāi)關(guān)16的控制，所述第二光纖親合器9的分光比為10:90，90%分光端口連接光開(kāi)關(guān)16的輸入端，掃頻激光器模塊18通過(guò)光開(kāi)關(guān)16輸出高功率掃頻激光，第二光纖耦合器9的10%分光端口連接反饋控制模塊19，所述反饋控制模塊19的輸出端通過(guò)光開(kāi)關(guān)16控制連接高速可調(diào)諧濾波器5，光開(kāi)關(guān)16與高速可調(diào)諧濾波器5之間連接有電壓驅(qū)動(dòng)模塊17。
[0015]所述掃頻激光器模塊18包括帶寬半導(dǎo)體光放大器一 2、隔離器一 1、隔離器二 3、第一光纖耦合器4、高速可調(diào)諧濾波器5、隔離器三6、寬帶半導(dǎo)體光放大器二 7、隔離器四8，隔離器一 I的輸出端口連接至寬帶半導(dǎo)體光放大器一 2的輸入端，寬帶半導(dǎo)體光放大器一 2的輸出端連接隔離器二 3的輸入端，高速可調(diào)諧濾波器5的輸入端連接隔離器二 3的輸出端，高速可調(diào)諧濾波器5的輸出端連接第一光纖親合器4的輸入端，第一光纖親合器4的分光比為50:50,第一親合器4的一個(gè)輸出端口連接隔離器I的輸入端口，構(gòu)成掃頻回路;第一親合器4的另一個(gè)輸出端口連接隔離器三6的輸入端，隔離器三6的輸入端口連接寬帶半導(dǎo)體光放大器二 7的輸入端，隔離器四8的輸入端口連接寬帶半導(dǎo)體光放大器二 7的輸出端，掃頻光纖激光器模塊18的掃頻激光由隔離器四8的輸出端口輸出，掃頻激光器模塊18通過(guò)寬帶光源和濾波器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高速寬帶掃頻輸出并通過(guò)栗浦級(jí)半導(dǎo)體光放大器一 2和寬帶半導(dǎo)體光放大器二 7實(shí)現(xiàn)高功率的掃頻激光的輸出。
[0016]所述反饋控制模塊19包括第三光纖耦合器10、可調(diào)濾波器一 11、可調(diào)濾波器二 12、第四光纖耦合器13、光電轉(zhuǎn)換模塊14和數(shù)據(jù)處理及控制模塊15，第三光纖耦合器10分光比為50:50，第三光纖耦合器10的一個(gè)輸出端連接可調(diào)濾波器11，另一個(gè)輸出端連接可調(diào)濾波器12;可調(diào)濾波器11和可調(diào)濾波器12的輸出端分別連接第四耦合器13的分端口，第四耦合器13的的分光比為50:50，第四親合器13的合光端口連接至光電轉(zhuǎn)換模塊14的光輸入端口，光電轉(zhuǎn)換模塊14中的運(yùn)算放大器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)并放大輸出后傳送到數(shù)據(jù)處理模塊15中，數(shù)據(jù)處理模塊15中的電平判別電路為一個(gè)比較器，將電壓信號(hào)歸一化為高電平和低電平輸出，并進(jìn)一步形成高電平觸發(fā)信號(hào)，形成二級(jí)高電平和低電平，再經(jīng)過(guò)二次高電平觸發(fā)實(shí)現(xiàn)一個(gè)掃頻周期電信號(hào)輸出，做為一個(gè)掃頻周期，同時(shí)，記錄相應(yīng)電壓控制模塊17的輸出電壓值，并進(jìn)行信號(hào)處理，對(duì)掃頻電壓信號(hào)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期穩(wěn)定掃頻。中心波長(zhǎng)為1550nm，掃頻帶寬為80nm寬帶掃頻，掃頻頻率為10Hz到2KHz可調(diào)，輸出功率為30mWo
[0017]另一方面，光電轉(zhuǎn)換模塊14將采集的數(shù)據(jù)輸送至數(shù)據(jù)處理模塊15進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，記錄可調(diào)濾波器一 11和可調(diào)濾波器二 12始末波長(zhǎng)的出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)，并輸出周期同步觸發(fā)信號(hào)，記錄可調(diào)濾波器一 11和可調(diào)濾波器二 12的始末波長(zhǎng)出現(xiàn)時(shí)的電壓驅(qū)動(dòng)模塊17的電壓輸出值，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出電壓值，實(shí)現(xiàn)一個(gè)可調(diào)光譜范圍的激光掃頻，并觸發(fā)控制光開(kāi)關(guān)16實(shí)現(xiàn)掃頻激光可調(diào)輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波器電壓驅(qū)動(dòng)模塊17和光開(kāi)關(guān)16的優(yōu)化控制。
[0018]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器，包括掃頻激光器模塊(18)、第二光纖耦合器(9)、光開(kāi)關(guān)(16)以及反饋控制模塊(19)，所述掃頻激光器模塊(18)輸出端連接第二光纖耦合器(9)，其特征在于，掃頻激光模塊(18)發(fā)出的掃頻激光通過(guò)第二光纖耦合器(9)分為兩路，一路通過(guò)光開(kāi)關(guān)(16)輸出掃頻激光;另一路通過(guò)反饋控制模塊(19)實(shí)現(xiàn)對(duì)掃頻激光中高速可調(diào)諧濾波器(5)和激光輸出端光開(kāi)關(guān)(16)的控制，所述第二光纖耦合器(9)的分光比為10:90，90%分光端口連接光開(kāi)關(guān)(16)的輸入端，掃頻激光器模塊(18)通過(guò)光開(kāi)關(guān)(16 )輸出高功率掃頻激光，第二光纖耦合器(9 )的10%分光端口連接反饋控制模塊(19 )，所述反饋控制模塊(19)的輸出端通過(guò)光開(kāi)關(guān)(16)控制連接高速可調(diào)諧濾波器(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器，其特征在于，所述掃頻激光器模塊(18)包括帶寬半導(dǎo)體光放大器一 (2)、隔離器一(1)、隔離器二 (3)、第一光纖耦合器(4)、高速可調(diào)諧濾波器(5)、隔離器三(6)、寬帶半導(dǎo)體光放大器二 (7)、隔離器四(8)，隔離器一(I)的輸出端口連接至寬帶半導(dǎo)體光放大器一 (2)的輸入端，寬帶半導(dǎo)體光放大器一 (2)的輸出端連接隔離器二 (3)的輸入端，高速可調(diào)諧濾波器(5)的輸入端連接隔離器二 (3)的輸出端，高速可調(diào)諧濾波器(5)的輸出端連接第一光纖耦合器(4)的輸入端，第一光纖親合器(4)的分光比為50:50，第一親合器(4 )的一個(gè)輸出端口連接隔離器(I)的輸入端口，構(gòu)成掃頻回路;第一耦合器(4)的另一個(gè)輸出端口連接隔離器三(6)的輸入端，隔離器三(6)的輸入端口連接寬帶半導(dǎo)體光放大器二 (7)的輸入端，隔離器四(8)的輸入端口連接寬帶光放大器二 (7)的輸出端，掃頻光纖激光器模塊(18)的掃頻激光由隔離器四(8)的輸出端口輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器，其特征在于，所述反饋控制模塊(19)包括第三光纖耦合器(10)、可調(diào)濾波器一(11)、可調(diào)濾波器二(12)、第四光纖耦合器(13)、光電轉(zhuǎn)換模塊(14)和數(shù)據(jù)處理及控制模塊(15)，第三光纖耦合器(10)的一個(gè)輸出端連接可調(diào)濾波器一(11)，另一個(gè)輸出端連接可調(diào)濾波器二(12)，可調(diào)濾波器一(11)和可調(diào)濾波器二(12)的輸出端分別連接第四耦合器(13)的分端口，第四耦合器(13)的合光端口連接至光電轉(zhuǎn)換模塊(14)的光輸入端口，光電轉(zhuǎn)換模塊(14)中的運(yùn)算放大器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后傳送到數(shù)據(jù)處理模塊(15)中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器，其特征在于，所述光開(kāi)關(guān)(16)與高速可調(diào)諧濾波器(5)之間連接有電壓驅(qū)動(dòng)模塊(17)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于可調(diào)雙波長(zhǎng)反饋的高穩(wěn)定性掃頻光纖激光器，其特征在于，第三光纖親合器(10)、第四親合器(13)的分光比都為50:50。
【文檔編號(hào)】H01S3/094GK105977773SQ201610455275
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】王 華, 李明, 閆海濤
【申請(qǐng)人】濮陽(yáng)光電產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院