一种用于相干测风的光电集成双频激光器制造技术

技术编号:44733019 阅读:47 留言:0更新日期:2025-03-21 17:57
本发明专利技术涉及一种用于相干测风的光电集成双频激光器,包括:第一光源模块,第二光源模块,第一耦合器模块,第二耦合器模块,第三耦合器模块,第一分束器模块,第二分束器模块,第三分束器模块,第一平衡光电探测器模块,第二平衡光电探测器模块,调制器模块,光学锁相环模块,收发装置。本发明专利技术在结构层面基于硅基光电子芯片技术以及光电混合封装工艺,将耦合器、分束器以及光电探测器集成在一个硅光芯片上,并利用光电混合封装技术将硅光芯片和DFB芯片、耦合光路、电学模块等封装在一起,实现高密度集成,在系统层面应用外差式数字光学锁相环技术,使输出的信号光合参考光之间有着特定频差,利用调制器级联的方式产生高消光比的脉冲光,相较于以往的单光源系统方案可以极大地提高外差多普勒测风激光雷达系统的集成度、降低其功耗、成本并有利于其大批量生产,相较于零差探测的方式,外差探测的测量速度更快、方案更简单、稳定性更好。本发明专利技术拥有极强的扩展性,可通过更替收发装置以及修改控制程序等操作,应用在光纤传感、激光遥感、冷原子钟的系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于相干测风激光雷达领域,特别是一种用于相干测风的光电集成双频激光器


技术介绍

1、相干测风激光雷达技术利用多普勒效应来测量风速。通过将反射激光束与从光源发出的强参考光混合在一起,然后在光探测器上进行干涉。当空气中的悬浮物(如气溶胶、颗粒)被风吹动时,会发生激光散射,导致反射激光的频率发生变化,即多普勒频移。这个频移的大小与风速相关。通过分析光探测器输出的光混频信号,可以获得风速信息。这种方法在三维风场测量、大气湍流探测及跟踪、飞机尾流涡流探测等领域已有十分广泛的应用,是实现机载风切变预警的重要技术手段。

2、现有的技术都是利用分立的器件来做,现有的全光纤结构多普勒测风激光雷达系统虽然已经有不小的集成度,却也有着不小的体积,并且用来斩波和移频的声光调制器有着较大的功耗,并且所用的平衡探测器等都有着不小的成本问题,这都在一定程度上限制了测风激光雷达产品的进一步应用。而面对未来种类更多、尺寸更小的飞行器的更大规模的应用需求,传统的全光纤结构的多普勒测风激光雷达系统的应用存在着不小的挑战。


技术实现思路本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于相干测风的光电集成双频激光器,其特征在于,包括光学锁相环模块(13)、第一光源模块(1)、第二光源模块(2)和收发装置(12),以及片上的第一耦合器模块(3)、第二耦合器模块(4)、第三耦合器模块(11)、第一分束器模块(5)、第二分束器模块(6)、第三分束器模块(10)、调制器模块(7)、第一平衡光电探测器模块(8)和第二平衡光电探测器模块(9);

2.根据权利要求1所述的一种用于相干测风的光电集成双频激光器,其特征在于,所述第一光源模块(1)和第二光源模块(2)均包括DFB激光器芯片、第一透镜、隔离器、偏振片和第二透镜;所述的激光器芯片发光经过所述的第一透镜准...

【技术特征摘要】

1.一种用于相干测风的光电集成双频激光器,其特征在于,包括光学锁相环模块(13)、第一光源模块(1)、第二光源模块(2)和收发装置(12),以及片上的第一耦合器模块(3)、第二耦合器模块(4)、第三耦合器模块(11)、第一分束器模块(5)、第二分束器模块(6)、第三分束器模块(10)、调制器模块(7)、第一平衡光电探测器模块(8)和第二平衡光电探测器模块(9);

2.根据权利要求1所述的一种用于相干测风的光电集成双频激光器,其特征在于,所述第一光源模块(1)和第二光源模块(2)均包括dfb激光器芯片、第一透镜、隔离器、偏振片和第二透镜;所述的激光器芯片发光经过所述的第一透镜准直后入射到所述的隔离器,通过所述的隔离器后到达所述的偏振片,经过所述的偏振片后的光束成为线偏振光,经过所述的第二透镜聚焦。

3.根据权利要求1所述的一种用于相干测风的光电集成双频激光器,其特征在于,所述光学锁相环(13)包括电路控制芯片(13-1)、鉴频鉴相器芯片(13-2)、有源环路滤波器(13-3);所述的电路控制芯片(13-1)通过连接两个激光器芯片实现控制激光的稳定输出,并且通过算法控制该电路控制芯片输出所需要的参考频率并连接到鉴频鉴相器芯片(13-2)的第二输入端,将第一平衡光电探测器模块(8)获得的拍频信号连接到鉴频鉴相器芯片(13-2)的第一输入端以实现频率判断输出相差信号,并通过环路滤波器(13-3)滤除高频信号再连接到电路控制芯片(13-1),通过特定的pid控制算法输出控...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈晓鲍雄平周立兵黄凯刘继桥
申请(专利权)人:中国科学院上海光学精密机械研究所
类型:发明
国别省市:

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