【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤激光，具体是涉及一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器。
技术介绍
1、高功率窄线宽脉冲光纤激光器在相干多普勒激光雷达、气体检测等领域有广泛的应用。其中相干多普勒激光器雷达是利用气溶胶粒子对高功率窄线宽脉冲激光信号的散射效应，通过散射光与本振光的拍频信号获得其多普勒频移，从而反演得到激光传输路径上的风速信息。激光器的小型化、低功耗对于进一步提高激光雷达系统的集成度，拓展其应用场景，意义重大。
2、尽管相干多普勒激光雷达已经被广泛应用于气象探测、航空导航等领域，但是现有的激光器在实际操作中仍存在一些重要的缺陷。首先，现有激光器的功耗较高，这不仅限制了其应用环境，也增加了使用成本。其次，现有激光器的体积通常较大，限制了其在某些需要小型化设备的场景中的应用。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术主要针对以上问题，提出了一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其目的是解决现有相干多普勒激光雷达用激光器高功耗、体积大的技术问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的，本专利技术提供了一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，该激光器包括窄线宽激光器、耦合器、环形器、光纤放大器、声光调制器和光纤光栅；其中，所述窄线宽激光器的输出端连接耦合器的输入端，所述耦合器用于接收窄线宽激光器产生的窄线宽连续信号激光，所述耦合器具有两个输出端，一个输出端作为本振光输出，另一个输出端连接所述环形器的第
5、进一步地，所述环形器为四端口环形器，包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第三端口还用于接收返回的散射光经由所述第四端口输出。
6、进一步地，所述的窄线宽激光器为半导体激光器、光纤激光器。
7、进一步地，所述窄线宽激光器的工作波长为1.0μm、1.5μm或2.0μm。
8、进一步地，所述窄线宽激光器的线宽＜500khz。
9、进一步地，所述的耦合器为1×2的耦合器。
10、进一步地，所述的光纤放大器为掺镱光纤放大器、掺铒光纤放大器、铒镱共掺光纤放大器、掺铥光纤放大器或铥钬共掺光纤放大器中的一种。
11、进一步地，所述的光纤光栅为反射率＞95％的高反射率窄带光纤光栅。
12、进一步地，所述光纤光栅的中心波长对应窄线宽激光器发射激光的波长，对放大后的信号进行窄带滤波。
13、(三)有益效果
14、与现有技术相比，本专利技术提供的一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，通过对双程放大光路的优化设计，采用了单个光纤放大器和单个声光调制器实现了高功率窄线宽脉冲产生，由于相干多普勒激光雷达用激光器需要对信号峰值功率产生约40db的增益，通常需要采用两级放大光路，而该放大方式通过优化的双程放大光路，仅用一级放大实现40db的高增益，因而具有紧凑、低功耗的特点。通常情况下，小信号激光经单个光纤放大器双程放大时获得的增益一般不超过特定增益阈值(例如30db)，这是由于小信号激光首次经过光纤放大器放大时，输入光功率对放大器而言属于小信号放大，其增益较高，而当放大后的信号再次原路返回经过光纤放大器放大时，由于此时注入信号较大，光纤放大器产生增益饱和，限制了反向放大时的增益，因此双程放大的总增益难以突破特定增益阈值(例如30db)。而在本专利技术的光路中，信号光经光纤放大器正向传输时为连续光放大，经声光调制器将连续光斩波产生脉冲，再经光纤放大器反向传输时为脉冲光放大，若声光调制器斩波产生脉冲的占空比为200:1，且不考虑声光调制器、光纤光栅本身的插损，则斩波引起的反向信号光平均功率下降了23db，但信号光峰值功率仍不变，若光纤放大器对正向传输的连续光增益也为23db时，正向注入的窄线宽连续光和反向注入的窄线宽脉冲光平均功率相等，此时光纤放大器对正反向传输的信号具有接近的增益，该光路结构避免了双程放大时正反向注入信号光功率差异过大引起的增益竞争，从而导致双程放大整体增益下降的问题。同时，相比于单程放大，双向放大时的注入信号相比单向放大的注入信号功率更大，对自发辐射放大(ase)光具有更大的抑制作用，具有更好的信噪比。考虑到激光峰值功率的增益为正反向放大增益之和，预期可实现＞40db的增益效果。
15、此外，该光路仅采用单个声光调制器和单级光纤放大器，利用四端口环形器和单级光纤放大器完成双程放大，并接收第三端口返回的散射光，采用的元器件少，因而结构更紧凑。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，该激光器包括窄线宽激光器、耦合器、环形器、光纤放大器、声光调制器和光纤光栅；其中，所述窄线宽激光器的输出端连接耦合器的输入端，所述耦合器用于接收窄线宽激光器产生的窄线宽连续信号激光，所述耦合器具有两个输出端，一个输出端作为本振光输出，另一个输出端连接所述环形器的第一端口，所述环形器的第二端口连接所述光纤放大器，由所述光纤放大器将光放大，所述光纤放大器的输出端连接声光调制器，由所述声光调制器将放大后的光进行斩波及移频，产生窄线宽脉冲激光，所述声光调制器的输出端连接光纤光栅，所述光纤光栅接收产生的窄线宽脉冲激光，并将该窄线宽脉冲激光反射至所述声光调制器，由所述声光调制器再次斩波及移频后，将窄线宽脉冲激光返回至光纤放大器第二次放大，第二次放大后的窄线宽脉冲激光从所述环形器的第二端口注入，由环形器的第三端口输出。
2.如权利要求1所述的一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，所述环形器为四端口环形器，包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第三端口还用于接收返回的散射光经由所述第四端口
3.如权利要求1所述的一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，所述的窄线宽激光器为半导体激光器、光纤激光器。
4.如权利要求3所述的一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，所述窄线宽激光器的工作波长为1.0μm、1.5μm或2.0μm。
5.权利要求3或4所述的一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，所述窄线宽激光器的线宽＜500kHz。
6.如权利要求1所述的一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，所述的耦合器为1×2的耦合器。
7.如权利要求1所述的一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，所述的光纤放大器为掺镱光纤放大器、掺铒光纤放大器、铒镱共掺光纤放大器、掺铥光纤放大器或铥钬共掺光纤放大器中的一种。
8.如权利要求1所述的一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，所述的光纤光栅为反射率＞95％的高反射率窄带光纤光栅。
9.如权利要求1所述的一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，所述光纤光栅的中心波长对应窄线宽激光器发射激光的波长，对放大后的信号进行窄带滤波。
...【技术特征摘要】
1.一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，该激光器包括窄线宽激光器、耦合器、环形器、光纤放大器、声光调制器和光纤光栅；其中，所述窄线宽激光器的输出端连接耦合器的输入端，所述耦合器用于接收窄线宽激光器产生的窄线宽连续信号激光，所述耦合器具有两个输出端，一个输出端作为本振光输出，另一个输出端连接所述环形器的第一端口，所述环形器的第二端口连接所述光纤放大器，由所述光纤放大器将光放大，所述光纤放大器的输出端连接声光调制器，由所述声光调制器将放大后的光进行斩波及移频，产生窄线宽脉冲激光，所述声光调制器的输出端连接光纤光栅，所述光纤光栅接收产生的窄线宽脉冲激光，并将该窄线宽脉冲激光反射至所述声光调制器，由所述声光调制器再次斩波及移频后，将窄线宽脉冲激光返回至光纤放大器第二次放大，第二次放大后的窄线宽脉冲激光从所述环形器的第二端口注入，由环形器的第三端口输出。
2.如权利要求1所述的一种紧凑型、低功耗的相干多普勒激光雷达用激光器，其特征在于，所述环形器为四端口环形器，包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第三端口还用于接收返回的散射光经由所述第四端口输出。
3.如权利要求1所述的一种紧凑型、低功...
【专利技术属性】
技术研发人员：白航宇，高德锋，崔索超，陈炯，姚佳成，黄为一洪，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。