光纤激光器多谱线调制模块制造技术

本发明专利技术提供一种光纤激光器多谱线调制设备，能够将单色输入信号光调制成多谱线信号光。单色信号光与电光调制晶体中的调频电场叠加，完成单色信号光到多谱线信号光的调制。通过调制电路中的优化算法，选取调频电场振幅的最优值，使多谱线信号光各谱线强度相等，从而得到最大输出功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤激光器调制领域，具体涉及一种光纤激光器多谱线调制设备与方法。
技术介绍
光纤激光器和光纤无源传输器件中由于光纤的受激布里渊散射(StimulatedBrillouinScattering,SBS)等非线性效应，使输出光功率大量转移至后向散射布里渊光，造成输出能量损失甚至光纤激光器光纤无源传输器件毁损。该非线性效应在窄线宽(单频)情况下表现尤为明显，是制约单频光纤激光器功率提升的主要因素。
技术实现思路
本专利技术采用多谱线电光调制的方法，将信号光调制成多条谱线，减少非线性效应的影响。同时采用优化算法，在给定谱线条数的情况下,使调制出的各谱线强度接近，从而提高激光器整体的输出功率。本专利技术提出一种光纤激光器多谱线调制装置，包括电光调制晶体，光纤输出尾纤，光纤分束器，调制信号光输出尾纤，光电探测示波器和调制电路，其中，光纤输出尾纤与整个调制装置连接，调制电路控制调制晶体中的调频电场振幅AMO，激光通过电光调制晶体调制后进入光纤分束器，在光纤分束器中，调制后的多谱线信号光一部分进入调制信号光输出尾纤，将多谱线信号光输出；另一部分多谱线信号光进入光电探测示波器，用于观测输出的多谱线结构是否符合要求。一种光纤激光器多谱线电光调制方法，其特征在于,光纤激光器输出的信号光通过光纤输出尾纤与电光调制晶体连接，信号光中以频率ω0和电光调制晶体中频率为f、振幅为AMO的调频电场叠加，叠加后电场为频率是ω0±2nπf的多谱线信号光，使输出信号光由单谱线调制为不同频率的多谱线信号光。为使调制后的多谱线信号光各谱线强度接近，得到最大输出功率，所述电光调制晶体中的调频电场振幅AMO通过调制电路中的优化算法选取最优值。所述优化算法包括建立目标函数与评价函数F(AMO)，当需要调制N条等频率间隔多谱线情况时，其中N为奇数，总的功率归一化为1，那么调制频率为ω0±2nπf的多谱线信号光，所述目标函数满足：当n在整数[-(N-1)/2,(N-1)/2]上取值时，对应的谱线目标值大小为：ftarget(AMO)＝|Jn(AMO)|2＝1/N当n不在整数[-(N-1)/2,(N-1)/2]上取值时，对应的谱线目标值大小为：ftarget(AMO)＝|Jn(AMO)|2＝0所述评价函数F(AMO)可以用下面方程表述：F(AMO)＝∑|f2real(AMO)-f2target|2其中求和符号表示对所有阶谱线n求和，当实际各谱线强度freal(A)和对应谱线目标值ftarget(A)接近时评价函数最小；所述评价函数F(AMO)为一个一维函数，AMO取值范围在[0,+∞)区间，评价函数F(AMO)在F(0)点有如下关系：F(0)≥0F′(0)≤0这一函数性质使得评价函数F(AMO)可以采用以0为起点的一维无约束算法选取调频电场振幅的最优值。通过本专利技术提供的多谱线调制装置和采用多谱线电光调制的方法，使单色输出信号光经调制成多条谱线，减少非线性效应的影响。同时采用优化算法，在给定谱线条数的情况下,使调制出的各谱线强度接近，从而提高激光器整体的输出功率。附图说明图1多谱线调制装置示意图；1—电光调制晶体；2—光纤输出尾纤；3—光纤分束器；4—调制信号光输出尾纤；5—光电探测示波器；6—调制电路图2前五阶贝塞尔函数分布示意图；图的横坐标为贝塞尔函数的自变量，纵坐标为贝塞尔函数的模方；图3调制等功率三谱线评价函数曲线图；图的横坐标为2.电光调制晶体输出的调频电场振幅AMO，纵坐标为评价函数的值F(AMO)；图4经过调制的等功率三谱线功率分布示意图，图中横坐标为各谱线的序号n，纵坐标为对应序号谱线的强度。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作具体说明。图1多谱线调制装置示意图。包括电光调制晶体1，光纤输出尾纤2，光纤分束器3，调制信号光输出尾纤4，光电探测示波器5和调制电路6，其特征在于，光纤输出尾纤2与整个调制装置连接，调制电路6控制调制晶体1中的调频电场振幅AMO，激光通过电光调制晶体调制1后进入光纤分束器3，在光纤分束器3中，调制后的多谱线信号光一部分进入调制信号光输出尾纤4，将多谱线信号光输出；另一部分多谱线信号光进入光电探测示波器5，用于观测输出的多谱线结构是否符合要求。假设原信号光是单色光，其光场的电场振幅可以表示为： E = E 0 e i ω 0 t ]]>其中ω0表示信号光频率，信号光光强I0正比于|E0|2。光纤激光器输出的信号光通过光纤输出尾纤2与电光调制晶体1连接，信号光在电光调制晶体1中受到频率f和振幅AMO的调频电场影响。调频电场的电场振幅具有如下形式：KMO＝AMOsin(2πft)其中AMO是电光调制晶体中调频电场的振幅，f表示调频的频率。调频电场的影响表现为信号光中以频率ω0振动的电场与电光调制晶体1中的电场相互叠加，叠加后的电场振幅可以写成：E＝E0exp[iω0t+iAMOsin(2πft)]利用数学中柱贝塞尔函数级数展开的方式分析叠加后的电场，可以将电场写成如下形式： E PM = E 0 e i ω 0 t Σ - ∞ ∞ J n ( A MO 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤激光器多谱线调制装置，包括电光调制晶体(1)，光纤输出尾纤(2)，光纤分束器(3)，调制信号光输出尾纤(4)，光电探测示波器(5)和调制电路(6)，其特征在于，光纤输出尾纤(2)与整个调制装置连接，调制电路(6)控制调制晶体(1)中的调频电场振幅AMO，激光通过电光调制晶体(1)调制后进入光纤分束器(3)，在光纤分束器(3)中，调制后的多谱线信号光一部分进入调制信号光输出尾纤(4)，将多谱线信号光输出；另一部分多谱线信号光进入光电探测示波器(5)，用于观测输出的多谱线结构是否符合要求。

【技术特征摘要】
1.一种光纤激光器多谱线调制装置，包括电光调制晶体(1)，光纤输出尾
纤(2)，光纤分束器(3)，调制信号光输出尾纤(4)，光电探测示波器(5)和
调制电路(6)，其特征在于，光纤输出尾纤(2)与整个调制装置连接，调制电
路(6)控制调制晶体(1)中的调频电场振幅AMO，激光通过电光调制晶体(1)
调制后进入光纤分束器(3)，在光纤分束器(3)中，调制后的多谱线信号光一
部分进入调制信号光输出尾纤(4)，将多谱线信号光输出；另一部分多谱线信号
光进入光电探测示波器(5)，用于观测输出的多谱线结构是否符合要求。
2.一种光纤激光器多谱线电光调制方法，其特征在于,光纤激光器输出的信
号光通过光纤输出尾纤(2)与电光调制晶体(1)连接，信号光中以频率ω0和
电光调制晶体(1)中频率为f、振幅为AMO的调频电场叠加，叠加后电场为频
率是ω0±2nπf的多谱线信号光，使输出信号光由单谱线调制为不同频率的多谱
线信号光。
3.根据权利要求2所述的一种光纤激光器多谱线电光调制方法，其特征在
于，为使调制后的多谱线信号光各谱线强度接近，得到最大输出功率，所述电光
调制晶体(1)中的调频电场振幅AMO通过调制电路(6)中的优化算法选取最优
值。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张马驰，史俊锋，杨振，孙鑫鹏，张帆，马长正，
申请(专利权)人：中国兵器装备研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11