激光线宽压缩方法及系统技术方案

一种激光线宽压缩方法及系统，通过在驱动光移频元件的射频电信号上叠加与输入激光的原有相位噪声的幅度相同且极性相反的瞬时相位变化，使得输入激光经过光移频元件时，藉由该瞬时相位变化抵消原有相位噪声，实现相位噪声抑制；本发明专利技术针对现有技术难以实现对10MHz至100kHz级线宽水平的激光器的相位噪声进行快速、精准的瞬时相位调谐的缺陷，实现对激光光束相位的高精确度、高速率调谐，大幅提升了系统性能，可将输出激光线宽可达kHz乃至Hz量级。

Laser Linewidth Compression Method and System

A method and system for laser linewidth compression is presented. By superimposing the instantaneous phase change of the same amplitude and opposite polarity as the original phase noise of the input laser on the radio frequency electric signal of the driving optical frequency shifting element, the original phase noise can be cancelled by the instantaneous phase change when the input laser passes through the optical frequency shifting element, and the phase noise can be suppressed. The shortcomings of fast and accurate instantaneous phase tuning of laser phase noise from 10MHz to 100kHz linewidth level are realized. High precision and high speed phase tuning of laser beam is realized. The system performance is greatly improved. The output laser linewidth can reach kHz or even Hz.

【技术实现步骤摘要】
激光线宽压缩方法及系统
本专利技术涉及的是一种激光通信领域的技术，具体是一种基于光移频器与数字式射频信号合成器的高性能激光线宽压缩方法及系统。
技术介绍
在各类高精度的激光感测系统与激光传感技术中，激光器线宽为限制系统性能指标的重要因素。在实际应用中，考虑到成本，尺寸，稳定性，技术成熟度等因素，常选用半导体激光器作为系统中的激光光源。然而，目前绝大多数商用半导体激光器的直接输出线宽通常在几十MHz至数百kHz的数量级，无法满足某些对感测精度要求较高的应用场景的需求。经过对现有技术的检索发现，中国专利申请号CN201510221740.2与CN201510612438.X中，都公开了基于声光移频器对激光进行调谐的技术，但其控制回路中均涉及较长的光纤路径，引入的延时较高，控制系统调谐速率与调谐精度均不够。其中，专利文献CN201510221740.2是用于补偿长距离光纤链路扰动造成的相位波动，专利文献CN201510612438.X需要构成反馈回路而且会引入边带，系统较为复杂，均不适用于对常规商用半导体激光器的线宽压缩。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术难以实现对10MHz至100kHz本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光线宽压缩方法，其特征在于，通过在驱动光移频元件的射频电信号上叠加与输入激光的原有相位噪声的幅度相同且极性相反的瞬时相位变化，使得输入激光经过光移频元件时，藉由该瞬时相位变化抵消原有相位噪声，实现相位噪声抑制；所述的原有相位噪声，通过光鉴相采集得到，具体通过将输入激光选择性延时后进行相移混频并经光电探测得到；所述的瞬时相位变化，通过高速可编程数字逻辑器件基于CORDIC算法计算出输入激光在选择性延时前后产生的相位噪声并生成包含实时频率偏差的射频信号用于控制光移频元件。

【技术特征摘要】
1.一种激光线宽压缩方法，其特征在于，通过在驱动光移频元件的射频电信号上叠加与输入激光的原有相位噪声的幅度相同且极性相反的瞬时相位变化，使得输入激光经过光移频元件时，藉由该瞬时相位变化抵消原有相位噪声，实现相位噪声抑制；所述的原有相位噪声，通过光鉴相采集得到，具体通过将输入激光选择性延时后进行相移混频并经光电探测得到；所述的瞬时相位变化，通过高速可编程数字逻辑器件基于CORDIC算法计算出输入激光在选择性延时前后产生的相位噪声并生成包含实时频率偏差的射频信号用于控制光移频元件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的光移频元件包括声光调制器或单边带光调制器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的选择性延时是指：通过延时光纤实现的光波相位噪声的延时差值，即其中：即相位噪声φ(t)对时间t的微分。4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的射频信号，通过光鉴相采集两路电信号强度分别为x＝A·cos(Δφ(t))，y＝A·sin(Δφ(t))，然后基于CORDIC算法，以弧度为单位，根据x,y计算得到Δφ(t)后，依照计算得到实时频率偏差信号Fd(t)，并将F(t)＝F0+Fd(t)作为实时输出频率，同时产生相应的频率控制字以控制输出瞬时频率为F(t)的射频信号。5.一种实现上述任一权利要求所述方法的系统，其特征在于，包括：采集激光光源输出光束获取并输出对应光相位变化的模拟电信号的光鉴相单元、根据模拟电信号产生相应数字控制信号的数字控制电路单元、根据数字控制信号产生相应频率的射频电信号的数字式射频信号合成器以及根据射频电信号对输出光进行移频并输出线宽压缩光束的光移频单元。6.根据权利要求5所述的系统，其特征是，所述的激光光源为单纵模/准单纵模激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：何祖源，刘庆文，陈嘉庚，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31