可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及激光頻率調頻，特別是一種可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置。
【背景技術】
[0002]具有寬帶線性調頻能力的窄線寬激光光源在合成孔徑激光雷達、衛星通信、相干光通信、高分辨率光譜、微波信號的光學產生等前沿學科和高科技領域有重要的應用需求。目前，國內外窄線寬激光器迅速發展，目前窄線寬的半導體激光器線寬已經達到了kHz量級，窄線寬的光纖激光器已經達到了 Hz量級。通過直接控制激光器腔內元件，半導體激光器波長調諧范圍可達幾十乃至上百納米;利用腔外部調制器或光學鎖相的方法可以實現對激光頻率快速靈活的操控。但是，在對激光器進行調頻時，如何同時保證其激光的窄線寬，并且提高調頻速度、調頻范圍及線性度是一大挑戰，故激光寬帶線性調頻技術具有重要的研究和應用價值。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提出一種大范圍內可線性調頻的窄線寬激光裝置。該裝置可以解決常用的窄線寬激光器調頻范圍受限、調頻線性度差等問題。利用可調諧微波源對窄線寬激光進行載波抑制單邊帶調制，實現對窄線寬激光大范圍內的線性調頻。
[0004]本發明提供一種可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，包括:
[0005]—激光器；
[0006]—光分束器，其輸入端與激光器的輸出端連接；
[0007]—鑒頻器，其輸入端與光分束器的輸出端連接，該鑒頻器用來跟蹤鎖定激光器的頻率；
[0008]— PID控制器，其輸出端與激光器的輸入端連接，其輸入端與鑒頻器的輸出端連接，所述的PID控制器在環路鎖定的帶寬范圍內糾正激光器頻率的波動；
[0009]—調制器，其輸入端口 I與光分束器的輸出端連接；
[0010]一可調諧微波源，其輸出端與調制器的輸入端口 2連接；
[0011]—光濾波器，其輸入端與調制器的輸出端連接；
[0012]—光放大器，其輸入端與光濾波器的輸出端連接；
[0013]所述激光器、鑒頻器和PID控制器組合實現窄線寬穩頻激光輸出；
[0014]所述調制器、可調諧微波源和光濾波器對輸入的窄線寬激光進行的調制形式是載波抑制單邊帶調制。
[0015]本發明的有益效果如下:
[0016]1.利用載波抑制單邊帶調制直接對窄線寬激光進行移頻，可實現大范圍內的調頻，調頻范圍與所使用調制器的帶寬相關，對于目前的調制器來說，可達數十千兆赫茲(GHz)0
[0017]2.利用載波抑制單邊帶調制對窄線寬激光進行移頻，可實現快速穩定的調頻。如果通過改變激光器自身的參數(電流或溫度)進行調諧，需要數十個振蕩周期才能穩定輸出，在穩定輸出之前會有功率和頻率的抖動，這種抖動會導致激光器的線寬展寬，激光器的噪聲也會變大。而使用寬帶調制器對激光進行載波抑制單邊帶調制，就可實現快速穩定的移頻。
[0018]3.利用載波抑制單邊帶調制對窄線寬激光進行移頻，只需控制可調諧微波源輸出微波頻率隨時間線性變化，就可以實現窄線寬激光輸出頻率的線性可調諧。
【附圖說明】
[0019]為進一步說明本發明的技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如后，其中:
[0020]圖1是本發明中一種可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置圖。
[0021]圖2是本發明中一種載波抑制單邊帶調制實現方式的曲線圖。
【具體實施方式】
[0022]參閱附圖1所示，本發明提出一種可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，包括:
[0023]—激光器I，所述的激光器I是半導體激光器或者光纖激光器；
[0024]—光分束器2，其輸入端與激光器I的輸出端連接，所述的光分束器2是空間結構光分束器、光纖結構分束器或者是波導結構的光分束器；
[0025]一鑒頻器3，其輸入端與光分束器2的輸出端連接，該鑒頻器3用來跟蹤鎖定激光器的頻率；
[0026]— PID控制器4，其輸出端與激光器I的輸入端連接，其輸入端與鑒頻器3的輸出端連接，所述的PID控制器4在環路鎖定的帶寬范圍內糾正激光器I頻率的波動；
[0027]—調制器5，其輸入端口 I與光分束器2的輸出端連接，所述的調制器5是雙平行馬赫曾德調制器、馬赫曾德調制器、強度調制器、相位調制器或者是上述調制器的組合；
[0028]—可調諧微波源6，其輸出端與調制器5的輸入端口 2連接，所述控制可調諧微波源6輸出微波頻率線性變化，來實現窄線寬激光頻率的線性可調諧；
[0029]一光濾波器7，其輸入端與調制器5的輸出端連接，所述的光濾波器7對調制器5輸出的已調信號進行濾波，僅保留所需一階邊帶，濾除載波及另一一階邊帶和高階邊帶，所述的光濾波器7包括但不限于:一種通帶為高斯形的可調諧光濾波器，其通帶的中心波長與需保留的一階邊帶的波長保持同步;或者一種通帶近似方形的帶通光濾波器，使得需保留的一階邊帶始終處于其通帶內，而載波和另一邊帶始終處于阻帶內；
[0030]—光放大器8，其輸入端與光濾波器7的輸出端連接，所述的光放大器8是半導體光放大器或者摻鉺光纖放大器，對移頻后的窄線寬激光進行放大；
[0031 ] 所述激光器1、鑒頻器3和PID控制器4組合實現窄線寬穩頻激光輸出；
[0032]所述調制器5、可調諧微波源6和光濾波器7對輸入的窄線寬激光進行的調制形式是載波抑制單邊帶調制，所述的載波抑制單邊帶調制保留的邊帶是一階上邊帶或者一階下邊帶，所述的載波抑制單邊帶調制是單頻調制，載波抑制單邊帶調制是將激光器I輸出的窄線寬激光移頻到一階邊帶上，移頻距離等于可調諧微波源6輸出的微波信號的頻率。控制可調諧微波源6輸出微波頻率線性變化，來實現窄線寬激光頻率的線性可調諧。
[0033]參閱附圖2，示出了一種實現載波抑制單邊帶調制方式的曲線，其展示了參閱的兩種濾波器得到的結果。首先對窄線寬激光進行單頻強度調制(圖2(a))，然后用兩種濾波器分別濾除載波和其他邊帶，得到圖2(b)、圖2(c)的圖形，僅保留一階上邊帶(圖2(d))，從而實現移頻。圖2中的強度調制方式也可以換成相位調制、載波抑制雙邊帶調制、載波抑制單邊帶調制。
[0034]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，包括: 一激光器; 一光分束器，其輸入端與激光器的輸出端連接； 一鑒頻器，其輸入端與光分束器的輸出端連接，該鑒頻器用來跟蹤鎖定激光器的頻率；一 PID控制器，其輸出端與激光器的輸入端連接，其輸入端與鑒頻器的輸出端連接，所述的PID控制器在環路鎖定的帶寬范圍內糾正激光器頻率的波動； 一調制器，其輸入端口 I與光分束器的輸出端連接； 一可調諧微波源，其輸出端與調制器的輸入端口 2連接； 一光濾波器，其輸入端與調制器的輸出端連接； 一光放大器，其輸入端與光濾波器的輸出端連接； 所述激光器、鑒頻器和PID控制器組合實現窄線寬穩頻激光輸出； 所述調制器、可調諧微波源和光濾波器對輸入的窄線寬激光進行的調制形式是載波抑制單邊帶調制。2.根據權利要求1所述的可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，其中所述的激光器是半導體激光器或者光纖激光器。3.根據權利要求1所述的可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，其中所述的光分束器是空間結構光分束器、光纖結構分束器或者是波導結構的光分束器。4.根據權利要求1所述的可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，其中所述的調制器是雙平行馬赫曾德調制器、馬赫曾德調制器、強度調制器、相位調制器或者是上述調制器的組合。5.根據權利要求1所述的可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，其中所述的載波抑制單邊帶調制保留的邊帶是一階上邊帶或者一階下邊帶。6.根據權利要求5所述的可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，其中所述的載波抑制單邊帶調制是單頻調制，載波抑制單邊帶調制是將激光器輸出的窄線寬激光移頻到一階邊帶上，移頻距離等于可調諧微波源輸出的微波信號的頻率。7.根據權利要求6所述的可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，其中控制可調諧微波源輸出微波頻率線性變化，來實現窄線寬激光頻率的線性可調諧。8.根據權利要求1所述的可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，其中所述的光濾波器對調制器輸出的已調信號進行濾波，僅保留所需一階邊帶，濾除載波及另一一階邊帶和高階邊帶。9.根據權利要求8所述的可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，其中所述的光濾波器包括但不限于:一種通帶為高斯形的可調諧光濾波器，其通帶的中心波長與需保留的一階邊帶的波長保持同步;或者一種通帶近似方形的帶通光濾波器，使得需保留的一階邊帶始終處于其通帶內，而載波和另一邊帶始終處于阻帶內。10.根據權利要求1所述的可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，其中所述的光放大器是半導體光放大器或者摻鉺光纖放大器，對移頻后的窄線寬激光進行放大。
【專利摘要】一種可寬帶線性調頻窄線寬激光裝置，包括：一激光器；一光分束器，其輸入端與激光器的輸出端連接；一鑒頻器，其輸入端與光分束器的輸出端連接；一PID控制器，其輸出端與激光器的輸入端連接，其輸入端與鑒頻器的輸出端連接；一調制器，其輸入端口1與光分束器的輸出端連接；一可調諧微波源，其輸出端與調制器的輸入端口2連接；一光濾波器，其輸入端與調制器的輸出端連接；一光放大器，其輸入端與光濾波器的輸出端連接；該裝置可以解決常用的窄線寬激光器調頻范圍受限、調頻線性度差等問題。利用可調諧微波源對窄線寬激光進行載波抑制單邊帶調制，實現對窄線寬激光大范圍內的線性調頻。
【IPC分類】H01S3/10, H01S3/13
【公開號】CN105591271
【申請號】CN201610109977
【發明人】劉建國, 王嶺, 郭錦錦, 陳偉, 劉冬梅, 孫文惠, 王瑋鈺, 祝寧華
【申請人】中國科學院半導體研究所
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年2月29日