基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及到一種基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器。基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器，包括掃頻激光器模塊、第二光纖耦合器、光開關以及反饋控制模塊，所述掃頻激光器模塊輸出端連接第二光纖耦合器，掃頻激光模塊發出的掃頻激光通過第二光纖耦合器分為兩路，一路通過光開關輸出掃頻激光；另一路通過反饋控制模塊實現對掃頻激光中高速可調諧濾波器和激光輸出端光開關的控制，所述第二光纖耦合器的分光比為10:90，90%分光端口連接光開關的輸入端，掃頻激光器模塊通過光開關輸出高功率掃頻激光，第二光纖耦合器的10%分光端口連接反饋控制模塊，所述反饋控制模塊的輸出端通過光開關控制連接高速可調諧濾波器。
【專利說明】
基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器
技術領域
[0001]本發明涉及到一種光纖激光器技術領域，特別涉及到一種基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器。
【背景技術】
[0002]光纖傳感技術隨著光纖的應用而得到廣泛的研究，而其中基于光纖布拉格光柵的光纖傳感技術又是當今光纖傳感應用中研究最廣泛的一個方向。光柵傳感技術在橋梁、隧道、石油管道等的監測方面發揮著重要的作用，滲透到工業、農業、航天、軍事、醫療等各個行業。由于掃頻激光器在光纖布拉格光柵的傳感解調方面相對于光譜分析儀的便宜，并且可以實現多通道復用，成為主要的解調器件。
[0003]也就是說，在光纖光柵傳感解調中，掃頻光纖激光器光源是最關鍵的器件，它的性能直接決定了解調的精度和效率；由于掃頻光纖激光器通常采用高速調諧濾波器結構實現光濾波，獲得掃頻激光輸出，但是由于高速調諧濾波器的腔長受外界溫度、濕度、震動等因數的影響，腔長不會與電壓成特定的關系。據調查，為了在解調中獲得一個完整的掃頻周期信號，一般都會設置濾波器的電壓為2.5倍的自由光譜電壓范圍，實現至少一個周期的掃頻，以此排除外界因數的干擾。為此，在解調的過程中，采集卡需要同時采集很多無用的信號，占據了采集時間，降低了采集效率。
[0004]由于受到光源的帶寬的限制，單通道復用個數一般為30個左右，較寬的掃頻范圍將可以實現更多的光纖光柵的復用；高功率的掃頻激光可以實現多端口耦合輸出復用。如何實現可調寬帶高功率掃頻激光輸出也是光纖掃頻激光器的一個關鍵點。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有技術中提出的問題提供一種基于可調雙波長反饋的高功率掃頻光纖激光器，本發明可實現受控、精確掃頻，提高采集效率，并且通過可調雙波長反饋寬帶、高功率掃頻激光輸出，更靈活的實現了更多光纖光柵的復用和更多的傳感通道輸出。
[0006]本發明提供的技術方案是:
基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器，包括掃頻激光器模塊、第二光纖耦合器、光開關以及反饋控制模塊，所述掃頻激光器模塊輸出端連接第二光纖耦合器，掃頻激光模塊發出的掃頻激光通過第二光纖耦合器分為兩路，一路通過光開關輸出掃頻激光；另一路通過反饋控制模塊實現對掃頻激光中高速可調諧濾波器和激光輸出端光開關的控制，所述第二光纖親合器的分光比為10:90，90%分光端口連接光開關的輸入端，掃頻激光器模塊通過光開關輸出高功率掃頻激光，第二光纖耦合器的10%分光端口連接反饋控制模塊，所述反饋控制模塊的輸出端通過光開關控制連接高速可調諧濾波器。
[0007]具體的，所述掃頻激光器模塊包括帶寬半導體光放大器一、隔離器一、隔離器二、第一光纖耦合器、高速可調諧濾波器、隔離器三、寬帶半導體光放大器二、隔離器四，隔離器一的輸出端口連接至寬帶半導體光放大器一的輸入端，寬帶半導體光放大器一的輸出端連接隔離器二的輸入端，高速可調諧濾波器的輸入端連接隔離器二的輸出端，高速可調諧濾波器的輸出端連接第一光纖親合器的輸入端，第一光纖親合器的分光比為50:50，第一親合器的一個輸出端口連接隔離器的輸入端口，構成掃頻回路;第一耦合器的另一個輸出端口連接隔離器三的輸入端，隔離器三的輸入端口連接寬帶半導體光放大器二的輸入端，隔離器四的輸入端口連接寬帶光放大器二的輸出端，掃頻光纖激光器模塊的掃頻激光由隔離器四的輸出端口輸出。
[0008]具體的，所述反饋控制模塊包括第三光纖耦合器、可調濾波器一、可調濾波器二、第四光纖耦合器、光電轉換模塊和數據處理及控制模塊，第三光纖耦合器的一個輸出端連接可調濾波器一，另一個輸出端連接可調濾波器二，可調濾波器一和可調濾波器二的輸出端分別連接第四耦合器的分端口，第四耦合器的合光端口連接至光電轉換模塊的光輸入端口，光電轉換模塊中的運算放大器將光信號轉變成電信號后傳送到數據處理模塊中。
[0009]具體的，所述光開關與高速可調諧濾波器之間連接有電壓驅動模塊。
[00?0]具體的，第三光纖親合器、第四親合器的分光比都為50:50。
[0011]本發明與現有技術相比具有以下優點:掃頻激光器模塊通過寬帶光源和濾波器結構實現高速寬帶掃頻輸出并通過栗浦級半導體光放大器實現高功率的掃頻激光的輸出；該可調雙波長反饋的高功率掃頻光纖激光器中，采用兩個可調濾波器實現始末波長調諧輸出，所述的始末調節波長最大對應于掃頻模塊的掃頻激光輸出的掃頻光譜范圍；該基于波長反饋的掃頻光纖激光器中，基于雙濾波觸發電信號輸出，并進行二次觸發，形成一個掃頻周期電信號輸出，該可調雙波長反饋的高功率掃頻光纖激光器中，通過二次觸發的周期掃頻電信號實現對一個完整光譜的掃頻，不占用過多的數據，效率較高;該可調雙波長反饋的高功率掃頻光纖激光器中，通過二次觸發的周期掃頻電信號，控制掃頻激光系統輸出端的光開關，實現掃頻激光的調制輸出；該可調雙波長反饋的高功率掃頻光纖激光器中，通過反饋到高速可調諧濾波器的電壓驅動模塊中，智能調節控制輸出電壓信號，實現高功率可調精確受控掃頻激光輸出，提高采樣頻率和精度，具有較優的應用場景。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明結構示意簡圖；
圖2是基于可調雙波長反饋光纖激光器的雙波長定點掃描二次觸發示意圖。
[0013]I隔離器一 2寬帶半導體光放大器一 3隔離器二 4第一光纖耦合器 5高速可調諧濾波器6隔離器三7寬帶半導體光放大器二
8隔離器四9第二光纖耦合器10第三光纖耦合器11可調濾波器一 12可調濾波器二 13第四光纖親合器14光電轉換模塊 15數據處理及控制模塊16光開關17電壓驅動模塊 18掃頻激光器模塊19反饋控制模塊。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示為基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器的結構示意圖，其包括掃頻激光器模塊18、第二光纖耦合器9、光開關16以及反饋控制模塊19，所述掃頻激光器模塊18輸出端連接第二光纖耦合器9，掃頻激光模塊18發出的掃頻激光通過第二光纖耦合器9分為兩路，一路通過光開關16輸出掃頻激光;另一路通過反饋控制模塊19實現對掃頻激光中高速可調諧濾波器5和激光輸出端光開關16的控制，所述第二光纖親合器9的分光比為10:90，90%分光端口連接光開關16的輸入端，掃頻激光器模塊18通過光開關16輸出高功率掃頻激光，第二光纖耦合器9的10%分光端口連接反饋控制模塊19，所述反饋控制模塊19的輸出端通過光開關16控制連接高速可調諧濾波器5，光開關16與高速可調諧濾波器5之間連接有電壓驅動模塊17。
[0015]所述掃頻激光器模塊18包括帶寬半導體光放大器一 2、隔離器一 1、隔離器二 3、第一光纖耦合器4、高速可調諧濾波器5、隔離器三6、寬帶半導體光放大器二 7、隔離器四8，隔離器一 I的輸出端口連接至寬帶半導體光放大器一 2的輸入端，寬帶半導體光放大器一 2的輸出端連接隔離器二 3的輸入端，高速可調諧濾波器5的輸入端連接隔離器二 3的輸出端，高速可調諧濾波器5的輸出端連接第一光纖親合器4的輸入端，第一光纖親合器4的分光比為50:50,第一親合器4的一個輸出端口連接隔離器I的輸入端口，構成掃頻回路;第一親合器4的另一個輸出端口連接隔離器三6的輸入端，隔離器三6的輸入端口連接寬帶半導體光放大器二 7的輸入端，隔離器四8的輸入端口連接寬帶半導體光放大器二 7的輸出端，掃頻光纖激光器模塊18的掃頻激光由隔離器四8的輸出端口輸出，掃頻激光器模塊18通過寬帶光源和濾波器結構實現高速寬帶掃頻輸出并通過栗浦級半導體光放大器一 2和寬帶半導體光放大器二 7實現高功率的掃頻激光的輸出。
[0016]所述反饋控制模塊19包括第三光纖耦合器10、可調濾波器一 11、可調濾波器二 12、第四光纖耦合器13、光電轉換模塊14和數據處理及控制模塊15，第三光纖耦合器10分光比為50:50，第三光纖耦合器10的一個輸出端連接可調濾波器11，另一個輸出端連接可調濾波器12;可調濾波器11和可調濾波器12的輸出端分別連接第四耦合器13的分端口，第四耦合器13的的分光比為50:50，第四親合器13的合光端口連接至光電轉換模塊14的光輸入端口，光電轉換模塊14中的運算放大器將光信號轉變成電信號并放大輸出后傳送到數據處理模塊15中，數據處理模塊15中的電平判別電路為一個比較器，將電壓信號歸一化為高電平和低電平輸出，并進一步形成高電平觸發信號，形成二級高電平和低電平，再經過二次高電平觸發實現一個掃頻周期電信號輸出，做為一個掃頻周期，同時，記錄相應電壓控制模塊17的輸出電壓值，并進行信號處理，對掃頻電壓信號的動態穩定調節，實現一個周期穩定掃頻。中心波長為1550nm，掃頻帶寬為80nm寬帶掃頻，掃頻頻率為10Hz到2KHz可調，輸出功率為30mWo
[0017]另一方面，光電轉換模塊14將采集的數據輸送至數據處理模塊15進行數據處理，記錄可調濾波器一 11和可調濾波器二 12始末波長的出現時間點，并輸出周期同步觸發信號，記錄可調濾波器一 11和可調濾波器二 12的始末波長出現時的電壓驅動模塊17的電壓輸出值，實時調節輸出電壓值，實現一個可調光譜范圍的激光掃頻，并觸發控制光開關16實現掃頻激光可調輸出，實現對濾波器電壓驅動模塊17和光開關16的優化控制。
[0018]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換;而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。
【主權項】
1.基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器，包括掃頻激光器模塊(18)、第二光纖耦合器(9)、光開關(16)以及反饋控制模塊(19)，所述掃頻激光器模塊(18)輸出端連接第二光纖耦合器(9)，其特征在于，掃頻激光模塊(18)發出的掃頻激光通過第二光纖耦合器(9)分為兩路，一路通過光開關(16)輸出掃頻激光;另一路通過反饋控制模塊(19)實現對掃頻激光中高速可調諧濾波器(5)和激光輸出端光開關(16)的控制，所述第二光纖耦合器(9)的分光比為10:90，90%分光端口連接光開關(16)的輸入端，掃頻激光器模塊(18)通過光開關(16 )輸出高功率掃頻激光，第二光纖耦合器(9 )的10%分光端口連接反饋控制模塊(19 )，所述反饋控制模塊(19)的輸出端通過光開關(16)控制連接高速可調諧濾波器(5)。2.根據權利要求1所述基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器，其特征在于，所述掃頻激光器模塊(18)包括帶寬半導體光放大器一 (2)、隔離器一(1)、隔離器二 (3)、第一光纖耦合器(4)、高速可調諧濾波器(5)、隔離器三(6)、寬帶半導體光放大器二 (7)、隔離器四(8)，隔離器一(I)的輸出端口連接至寬帶半導體光放大器一 (2)的輸入端，寬帶半導體光放大器一 (2)的輸出端連接隔離器二 (3)的輸入端，高速可調諧濾波器(5)的輸入端連接隔離器二 (3)的輸出端，高速可調諧濾波器(5)的輸出端連接第一光纖耦合器(4)的輸入端，第一光纖親合器(4)的分光比為50:50，第一親合器(4 )的一個輸出端口連接隔離器(I)的輸入端口，構成掃頻回路;第一耦合器(4)的另一個輸出端口連接隔離器三(6)的輸入端，隔離器三(6)的輸入端口連接寬帶半導體光放大器二 (7)的輸入端，隔離器四(8)的輸入端口連接寬帶光放大器二 (7)的輸出端，掃頻光纖激光器模塊(18)的掃頻激光由隔離器四(8)的輸出端口輸出。3.根據權利要求1所述基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器，其特征在于，所述反饋控制模塊(19)包括第三光纖耦合器(10)、可調濾波器一(11)、可調濾波器二(12)、第四光纖耦合器(13)、光電轉換模塊(14)和數據處理及控制模塊(15)，第三光纖耦合器(10)的一個輸出端連接可調濾波器一(11)，另一個輸出端連接可調濾波器二(12)，可調濾波器一(11)和可調濾波器二(12)的輸出端分別連接第四耦合器(13)的分端口，第四耦合器(13)的合光端口連接至光電轉換模塊(14)的光輸入端口，光電轉換模塊(14)中的運算放大器將光信號轉變成電信號后傳送到數據處理模塊(15)中。4.根據權利要求1所述基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器，其特征在于，所述光開關(16)與高速可調諧濾波器(5)之間連接有電壓驅動模塊(17)。5.根據權利要求3所述基于可調雙波長反饋的高穩定性掃頻光纖激光器，其特征在于，第三光纖親合器(10)、第四親合器(13)的分光比都為50:50。
【文檔編號】H01S3/094GK105977773SQ201610455275
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】王 華, 李明, 閆海濤
【申請人】濮陽光電產業技術研究院