一种窄线宽激光大范围频率快速调谐的装置，该装置包括：窄线宽光纤激光器、保偏光纤隔离器、光纤偏振分束器、第一保偏光纤环形器、电光调制器、法拉第反射镜、第二保偏光纤环形器、第一光纤偏振分束器、第一半导体激光器、可调谐带通光纤滤波器、第二半导体激光器、第二光纤偏振分束器、低噪声数字信号发生器、压控振荡器、微波放大器、第一电流驱动控制器、第一温度控制器、第二电流驱动控制器和第二温度控制器。该装置解决了现有的高阶边带注入锁定技术调频范围受限的问题，结合光纤激光器窄线宽与电光调制器高响应速度的特点，实现窄线宽激光的大范围频率快速调谐。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种窄线宽激光大范围频率快速调谐的装置，该装置包括：窄线宽光纤激光器、保偏光纤隔离器、光纤偏振分束器、第一保偏光纤环形器、电光调制器、法拉第反射镜、第二保偏光纤环形器、第一光纤偏振分束器、第一半导体激光器、可调谐带通光纤滤波器、第二半导体激光器、第二光纤偏振分束器、低噪声数字信号发生器、压控振荡器、微波放大器、第一电流驱动控制器、第一温度控制器、第二电流驱动控制器和第二温度控制器。该装置解决了现有的高阶边带注入锁定技术调频范围受限的问题，结合光纤激光器窄线宽与电光调制器高响应速度的特点，实现窄线宽激光的大范围频率快速调谐。【专利说明】窄线宽激光大范围频率快速调谐的装置
本专利技术涉及激光频率调谐，特别是一种窄线宽激光大范围频率快速调谐的装置。
技术介绍
在星间相干激光通信及合成孔径雷达等领域，作为光源的激光器除了需要满足高相干性、窄线宽之外，还需要具有优秀的频率调谐性能，包括频率调谐范围、调谐速度、调谐线性度等，而半导体激光器以其体积小、效率高、使用方便等优点在上述领域得到了广泛的应用。目前常用的单频可调谐半导体激光器技术主要包括外腔半导体激光器(ECDL)及单片集成单频半导体激光器，外腔半导体激光器能实现大范围的调谐，并且其输出的激光具有良好的线宽特性，但往往对腔结构的设计及装调具有较高的要求，并且在涉及到机械式调谐时其调谐速率很难提高，而对于利用温度进行大范围调谐的单片集成单频半导体激光器同样存在调谐速率受限的问题。因此近年来外部频率调谐技术引起了人们的广泛关注，该技术既可以充分地将激光器良好的输出性能(窄线宽、高稳定等)与快速调谐性能结合起来，又可以实现对激光频率的灵活操控，是现代光频率合成技术的有效手段，所以研究如何实现大范围的快速外部频率连续调谐具有重要意义和应用价值。目前激光外部快速频率调谐的方案主要有:在先方案之一是利用声光调制器(AOM)及电光调制器(EOM)等可调谐移频器件实现的，通过改变器件的射频驱动信号便可得到快速调频激光。声光调制器一般用于几百兆赫兹量级的移频，受到声光调制晶体的限制，AOM只能在特定中心移频频率附近产生IOOMHz范围内的频率调谐，其转换效率最高可达到90%，但对于上吉赫兹的移频衍射效率会发生下降【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】；电光调制器可以产生大范围的频率调谐，目前已经实现了 0.2s内120GHz的频率调谐，但是对于电光相位调制器及强度调制器而言，往往会产生高阶边带而导致信噪比下降，并且理论上其一阶边带转换效率最高只能达到34%，单边带调制器可以有效地抑制其它边带成份而只保留+1或一 I阶边带，但其转换效率理论上最高也只能达到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】。在先方案之二是将从激光器通过注入锁定的方法锁定到经过调制后的主激光器边带上，这样不仅可以将主激光器的窄线宽、高频率稳定性等完全复制到从激光器上，有效地提高输出功率，还可以通过控制EOM驱动频率的方法对从激光器的频率进行快速灵活地控制，但目前常用的方法是将从激光器与主激光器的一阶边带进行锁定，Diao等实现了9GHz 白勺差频输出【W.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年将注入锁定技术应用到了 W波段射频信号产生中，利用非线性射频放大器对低频段的射频信号放大进而产生覆盖高阶谐波信号的频率梳，以此对宽带相位调制器进行驱动产生高阶光边带信号作为注入锁定的种子源，最高可将从激光器锁定在25阶边带上，实现了与主频率0.5~IlOGHz的差频锁定，大大提高了常用边带注入锁定技术的锁定范围[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】。以上方法基本上是一种对窄线宽激光进行固定频率移频的装置，更多关注的是如何产生更大范围的频移，实现更高的转换效率，很少考虑到产生移频激光的动态频率扫描特性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出了一种窄线宽激光大范围频率快速调谐的装置。该装置可以解决常用的激光器外部频率快速调谐中输出光功率及调频范围受限等问题，可利用小范围调谐的射频驱动信号及低带宽电光调制器实现大范围的窄线宽激光频率快速调谐。本专利技术的核心思想是:利用偏振无关电光调制器对光纤激光器出射的激光进行调制产生的高阶边带信号， 利用该高阶边带信号作为注入光对第一半导体激光器进行注入锁定，产生移频后带有高阶边带信号的激光并利用偏振合束器与所述的光纤激光器输出的激光进行合束成为偏振方向互相垂直的两束激光，再次进入所述的偏振无关电光调制器同时进行调制，调制后的第一半导体激光器出射的激光具有更广的边带信号，利用偏振分束器进行分束后经过可调谐带通光纤滤波器滤出其高阶边带信号注入到第二半导体激光器中进行注入锁定，产生高边模抑制比的大频差移频激光输出，结合电流预补偿技术使用较低频率的可调微波信号实现大范围调频。本专利技术的技术解决方案如下:一种窄线宽激光大范围频率快速调谐的装置，特点在于其构成包括工作波长在1550nm附近的窄线宽光纤激光器、保偏光纤隔离器、光纤偏振合束器、第一保偏光纤环形器、电光调制器、法拉第反射镜、第二保偏光纤环形器、第一光纤偏振分束器、第一半本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种窄线宽激光大范围频率快速调谐的装置，特征在于其构成包括工作波长在1550nm附近的窄线宽光纤激光器(1)、保偏光纤隔离器(2)、光纤偏振合束器(3)、第一保偏光纤环形器(4)、电光调制器(5)、法拉第反射镜(6)、第二保偏光纤环形器(7)、第一光纤偏振分束器(8)、第一半导体激光器(9)、可调谐带通光纤滤波器(10)、第二半导体激光器(11)、第二光纤偏振分束器(12)、低噪声数字信号发生器(13)、压控振荡器(14)、微波放大器(15)、第一电流驱动控制器(16)、第一温度控制器(17)、第二电流驱动控制器(18)和第二温度控制器(19)，在所述的窄线宽光纤激光器(1)的输出光方向依次是保偏光纤隔离器(2)、光纤偏振合束器(3)和第一保偏光纤环形器(4)的1端口，该第一保偏光纤环形器(4)的2端口与所述的电光调制器(5)的输入端相连，该电光调制器(5)的输出端方向是法拉第反射镜(6)，所述的第一保偏光纤环形器(4)的3端口与第二保偏光纤环形器(7)的1端口相连，第二保偏光纤环形器(7)的2端口与第一光纤偏振分束器(8)的输入端相连，该第一光纤偏振分束器(8)的第一输出端与第一半导体激光器(9)相连，第一光纤偏振分束器(8)的第二输出端经可调谐带通光纤滤波器(10)与第二半导体激光器(11)相连，所述的第二保偏光纤环形器(7)的3端口与第二光纤偏振分束器(12)的输入端相连，该第二光纤偏振分束器(12)的第一输出端与所述的光纤偏振合束器(3)的第二输入端相连，所述的低噪声数字信号发生器(13)的第一输出端依次经压控振荡器(14)、微波放大器(15)与所述的电光调制器(5)驱动信号输入端相连，所述的低噪声数字信号发生器(13)的第二输出端与第一电流驱动控制器(16)的控制端口相连，所述的低噪声数字信号发生器(13)的第三输出端与第二电流驱动控制器(18)的控制端口相连；第一电流驱动控制器(16)、第一温度控制器(17)分别与所述的第一半导体激光器(9)的电流控制端、温度控制端相连，第二电流驱动控制器(18)、第二温度控制器(19)分别与所述的第二半导体激光器(11)的电流控制端、温度控制端相连，第二光纤偏振分束器(12)的第一输出端为装置的输出端。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏芳，王建，陈迪俊，潘政清，蔡海文，瞿荣辉，蔡圣闻，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，南京派光信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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