一种锁模脉冲激光的产生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锁模脉冲激光的产生装置及方法，该装置包括：锁模脉冲激光器、游标谐振腔、第一光电探测器、频谱仪和锁相电路；所述锁模脉冲激光器，用于输出重复频率为f

A generation device and method of mode-locked pulse laser

【技术实现步骤摘要】
一种锁模脉冲激光的产生装置及方法
本专利技术涉及锁模脉冲激光领域，具体涉及一种锁模脉冲激光的产生装置及方法。
技术介绍
锁模脉冲激光器的重复频率是锁模脉冲激光的相邻两纵模的频率间隔，与锁模脉冲激光器的谐振腔物理腔长相对应，重复频率越高，谐振腔越短。常规锁模脉冲激光器的重复频率在数十MHz至数百MHz。然而，对于特定应用领域，须要锁模激光的重复频率达到数十GHz量级。例如，利用基于锁模激光技术的光频梳系统标定天文光谱频率，须要锁模激光脉冲的重复频率达到20GHz以上，达到光学色散系统的分辨率设计指标，避免频率标定混叠；利用锁模激光技术的光频梳系统产生超稳微波信号，同样需要达数十GHz的高重复频率锁模激光脉冲，以避免在低重复频率脉冲条件下提取高频微波信号引起的低载噪比问题。如果通过减小锁模脉冲激光器的谐振腔物理腔长，获得上述高重复频率锁模脉冲激光，那么技术实现将变得异常困难。目前，通过此途径获取锁模脉冲激光的最高重复频率仅为5GHz，并且激光器难以长期稳定运行。因此，需要提供一种锁模脉冲激光的产生装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锁模脉冲激光的产生装置，以解决现有技术中存在的问题中的至少一个；为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术第一方面提供一种锁模脉冲激光的产生装置，包括：锁模脉冲激光器、游标谐振腔、第一光电探测器、频谱仪和锁相电路；所述锁模脉冲激光器，用于输出重复频率为frep的第一脉冲激光；所述游标谐振腔，用于基于所述第一脉冲激光输出第二脉冲激光和脉冲光信号；所述第一光电探测器，用于感测所述第二脉冲激光，以输出第一电信号；所述锁相电路，用于基于所述脉冲光信号以输出第二电信号；所述游标谐振腔，用于基于所述频谱仪根据所述第一电信号生成的谐波信号和所述第二电信号调节所述游标谐振腔的物理腔长，以使得所述游标谐振腔输出的第二脉冲激光为重复频率为m·frep的谐波脉冲激光；其中，m为正整数。可选地，所述装置还包括：第二光电探测器，用于感测所述第一脉冲激光，以输出重复频率为m·frep的用于作为参考基准的第三电信号。可选地，锁相电路还用于在所述游标谐振腔输出重复频率为m·frep的谐波脉冲激光时，对所述第三电信号和所述脉冲光信号进行相位锁定。可选地，所述游标谐振腔利用光机位移模块调节所述物理腔长。可选地，所述游标谐振腔的初始物理腔长被设置为使得所述游标谐振腔的自由光谱范围FSR靠近m·frep。可选地，所述光机位移模块，进一步用于利用最小公倍数原则调节所述游标谐振腔的物理腔长。可选地，所述最小公倍数原则包括：frep/FSR＝(m-1)/m或frep/FSR＝(m+1)/m。本专利技术第二方面提供一种利用本专利技术第一方面提供的装置实现锁模脉冲激光的产生方法，包括：锁模脉冲激光器输出重复频率为frep的第一脉冲激光；游标谐振腔基于所述第一脉冲激光输出第二脉冲激光和脉冲光信号；第一光电探测器感测所述第二脉冲激光，以输出第一电信号；锁相电路基于所述脉冲光信号以输出第二电信号；游标谐振腔于所述频谱仪根据所述第一电信号生成的谐波信号和所述第二电信号调节所述游标谐振腔的物理腔长，以使得所述游标谐振腔输出的第二脉冲激光为重复频率为m·frep的谐波脉冲激光；其中，m为正整数。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的目的在于提供一种锁模脉冲激光的产生装置及方法，通过将锁模脉冲激光器和游标谐振腔串联，利用游标谐振腔的频率游标原则，生成高重复频率脉冲激光。利用本专利技术所述的技术方案可利用低重复频率(100MHz量级)的锁模脉冲激光器以实现超高重复频率(GHz量级或10GHz量级)的锁模脉冲激光输出。本专利技术所述采用最小公倍数原则，不仅易于获得高重复频率的锁模脉冲激光，而且易于实现高重复频率脉冲激光的重复频率跳频切换。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术实施例提供的装置的示意图；图2示出本专利技术实施例提供的谐波脉冲信号产生的示意图；附图标记：锁模脉冲激光器1；第二光电探测器2；游标谐振腔3；第一光电探测器4；频谱仪5；锁相电路6；第一脉冲激光11；第三电信号21；脉冲光信号31；第二脉冲激光32；谐波脉冲信号33；第一电信号41；第二电信号61。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提出一种锁模脉冲激光的产生装置，如图1所示，包括：锁模脉冲激光器1、游标谐振腔3、第一光电探测器4、频谱仪5和锁相电路6；锁模脉冲激光器1输出重复频率为frep的第一脉冲激光11；游标谐振腔3基于第一脉冲激光11输出第二脉冲激光32和脉冲光信号31；游标谐振腔3的透射端与第一光电探测器4连接；第一光电探测器4感测第二脉冲激光32，以输出第一电信号41；其中，第一光电探测器4与频谱仪5连接；锁相电路基于所述脉冲光信号31以输出第二电信号61；游标谐振腔3基于频谱仪5根据第一电信号41生成的谐波信号和所述第二电信号61调节游标谐振腔3的物理腔长，以使得游标谐振腔3输出的第二脉冲激光为重复频率为m·frep的谐波脉冲激光；其中，m为的正整数。本专利技术的实施例提供的装置，通过将锁模脉冲激光器和游标谐振腔串联，利用游标谐振腔的频率游标原则，生成高重复频率脉冲激光。利用本专利技术所述的技术方案可利用低重复频率(100MHz量级)的锁模脉冲激光器以实现超高重复频率(GHz量级或10GHz量级)的锁模脉冲激光输出。在本实施例中，如图2所示，锁模脉冲激光器1在频率域内输出第一脉冲激光11，第一脉冲激光11的光谱为一系列频率间隔为frep的频率纵模，即重复频率为frep(数十MHz至数百MHz)。锁模脉冲激光器1的第一端与游标谐振腔3连接，游标谐振腔3用于滤除部分激光纵模，从而提高锁模激光的重复频率。在本实施例中，设定游标谐振腔3的物理腔长对应的重复频率(也称“自由光谱范围”)为FSR。在一个具体示例中，如图1所示，游标谐振腔3基于频谱仪5获取第一电信号41后显示的谐波信号和第二电信号61调节游标谐振腔3的物理腔长，以使得游标谐振腔3输出的第二脉冲激光32为重复频率为m·frep的谐波脉冲激光，而不满足m·frep的脉冲激光在游标谐振腔中历经高损耗而被滤除。在本实施例的具体示例中，游标谐振腔3基于频谱仪5获取第一电信号41后显示的谐波信号和第二电信号61调节游标谐振腔3的物理腔长具体过程如下：首先游标谐振腔3基于频谱仪5获取第一电信号41后显示的谐波信号进行粗调，当频谱仪5上出现许多重复频率的高次谐波信号时，即说明此时的重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锁模脉冲激光的产生装置，其特征在于，包括：锁模脉冲激光器、游标谐振腔、第一光电探测器、频谱仪和锁相电路；/n所述锁模脉冲激光器，用于输出重复频率为f

【技术特征摘要】
1.一种锁模脉冲激光的产生装置，其特征在于，包括：锁模脉冲激光器、游标谐振腔、第一光电探测器、频谱仪和锁相电路；
所述锁模脉冲激光器，用于输出重复频率为frep的第一脉冲激光；
所述游标谐振腔，用于基于所述第一脉冲激光输出第二脉冲激光和脉冲光信号；
所述第一光电探测器，用于感测所述第二脉冲激光，以输出第一电信号；
所述锁相电路，用于基于所述脉冲光信号以输出第二电信号；
所述游标谐振腔，用于基于所述频谱仪根据所述第一电信号生成的谐波信号和所述第二电信号调节所述游标谐振腔的物理腔长，以使得所述游标谐振腔输出的第二脉冲激光为重复频率为m·frep的谐波脉冲激光；其中，m为正整数。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二光电探测器，用于感测所述第一脉冲激光，以输出重复频率为m·frep的用于作为参考基准的第三电信号。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述锁相电路还用于在所述游标谐振腔输出重复频率为m·frep的谐波脉冲激光时，对所述第三电信号和所述脉冲光信号进行相位锁定。


4.根据权利要求1所述的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏雷，张升康，赵环，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11