專利名稱：被動(dòng)鎖模光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖激光器領(lǐng)域，特別涉及一種能夠自動(dòng)調(diào)整光纖電控偏振控制器的激光偏振態(tài)并能夠自動(dòng)判斷是否進(jìn)入最佳激光偏振態(tài)的被動(dòng)鎖模光纖激光器。
背景技術(shù)：
鎖模激光器是產(chǎn)生超短脈沖(fs-ps)的主要手段。對(duì)于特定的激光器諧振腔存在一定的縱模，當(dāng)激光器超過泵浦閾值時(shí)，如果腔內(nèi)沒有選頻器件，則所有滿足諧振條件的縱模都將開始參與振蕩，但通常未加縱?？刂频募す馄魇翘幱谧杂烧袷帬顟B(tài)的，也就是各個(gè)縱模之間沒有固定的相位關(guān)系，其結(jié)果是激光器的輸出光是連續(xù)的，無法得到周期性的激光脈沖。而鎖模的基本原理是將滿足起振條件的各個(gè)縱模的相對(duì)相位以某種形式進(jìn)行鎖定，在時(shí)間坐標(biāo)軸上來看，在某些時(shí)刻上，所有的振蕩模式都同時(shí)到達(dá)振幅最大的位置，相干疊加形成周期性的、強(qiáng)度極大提高的超短脈沖序列，這種鎖模脈沖序列也可以理解為時(shí)間域上的相干亮條紋。被動(dòng)鎖模是在激光器腔內(nèi)加入被動(dòng)鎖模器件，例如可飽和吸收體，或者利用非線性效應(yīng)使光纖激光器腔等效成一個(gè)可飽和吸收體，如NALM等。使脈沖在通過鎖模器件時(shí)，功率最大的峰值位置處的損耗最小，而功率較低的前后沿的損耗較大。在多次循環(huán)后，并且滿足激光起振條件時(shí)，形成穩(wěn)定的超短脈沖并輸出。被動(dòng)鎖模激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是真正的全光纖器件，利用光纖的非線性效應(yīng)，可以產(chǎn)生最短的光學(xué)脈沖，而激光腔內(nèi)無需任何的主動(dòng)器件。它可以充分利用摻雜光纖的增益帶寬，從理論上講，可直接產(chǎn)生飛秒(f S )光脈沖。被動(dòng)鎖模光纖激光器是利用光纖的非線性效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)鎖模的，因此它的不足之處在于輸出脈沖重復(fù)頻率的穩(wěn)定度差，不能外界調(diào)控。由于光纖激光器具有寬帶寬優(yōu)勢(shì)，利用非線性偏振旋轉(zhuǎn)以及利用非線性光纖環(huán)形鏡是目前產(chǎn)生超短脈沖的最有效方法。但目前被動(dòng)鎖模光纖激光器實(shí)際使用中的最大障礙在于自啟動(dòng)困難，以及運(yùn)行中受外界因素影響常常導(dǎo)致工作狀態(tài)不穩(wěn)定，甚至完全丟失鎖模狀態(tài)。主要原因是較長(zhǎng)的光纖長(zhǎng)度造成的非常大的非線性相移，溫度以及壓力的變化也引起鎖模過程中的光纖雙折射幅度的漲落。針對(duì)上述問題與缺陷需要提供一種可以實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和精密控制被動(dòng)鎖模光纖激光器，有效解決上述問題，對(duì)被動(dòng)鎖模激光器的性能做大幅改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種被動(dòng)鎖模光纖激光器，其目的是解決外界環(huán)境因素影響導(dǎo)致激光器難以自啟動(dòng)、工作狀態(tài)不穩(wěn)定、鎖模狀態(tài)易丟失、難以達(dá)到最佳工作狀態(tài)的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:—種被動(dòng)鎖模光纖激光器，它包括 被動(dòng)鎖模光纖激光器諧振腔、電控光纖偏振控制器、光分束器、光電探測(cè)器、激光輸出端口、液晶顯示模塊，所述的光電探測(cè)器接受分束器的激光脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸入反饋控制模塊，經(jīng)反饋控制模塊分析處理后輸出電壓控制電控光纖偏振控制器，自動(dòng)調(diào)節(jié)激光器腔內(nèi)偏振態(tài)。所述的電控光纖偏振控制器由壓電陶瓷和光纖構(gòu)成，通過施加在壓電陶瓷上的電壓擠壓光纖，可以調(diào)節(jié)光纖內(nèi)的光場(chǎng)偏振態(tài)，該電控光纖偏振控制器通過光纖熔接接入激光諧振腔，激光諧振腔保持全光纖結(jié)構(gòu)。以下方法實(shí)現(xiàn)對(duì)被動(dòng)鎖模光纖激光器中光纖電控偏振控制器激光偏振態(tài)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié):光電探測(cè)器接收分束器的激光信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)后輸入反饋控制模塊，所述的反饋控制模塊將從光電探測(cè)器接收的電脈沖信號(hào)導(dǎo)入電路后經(jīng)放大器、比較器得到PECL電平脈沖，再經(jīng)過高速分頻取樣成3.3V標(biāo)準(zhǔn)LVTTL方波，再經(jīng)過低速分頻器降頻后，以單片機(jī)為核心對(duì)上述提供的方波計(jì)數(shù)，同時(shí)反饋控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出的控制電壓，該電壓經(jīng)過放大后加載在光纖電控偏振控制器上調(diào)節(jié)激光偏振態(tài)，從而調(diào)節(jié)激光器工作狀態(tài)。判斷被動(dòng)鎖模光纖激光器是否進(jìn)入最佳工作狀態(tài)的方法:激光器最佳工作狀態(tài)時(shí)輸出信號(hào)應(yīng)為等間距、等高度的周期性脈沖序列，因此所述的反饋控制模塊，通過反饋控制模塊控制比較器閾值電壓，在OV電壓至探測(cè)器采集的最大脈沖電壓之間，以10%為步進(jìn)，從高至低逐步調(diào)節(jié)比較器閾值電壓，依次在不同的閾值電壓下對(duì)信號(hào)做判斷，如果所有閾值電壓下的計(jì)數(shù)值都判斷為正確，則認(rèn)為激光器進(jìn)入最佳工作狀態(tài)，否則則認(rèn)為未進(jìn)入最佳工作狀態(tài)。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的被動(dòng)鎖模光纖激光器，被動(dòng)鎖模光纖激光器諧振腔輸出激光經(jīng)過光分束器一部分通過輸出端口直接輸出，一部分進(jìn)入光電探測(cè)器，將激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)入反 饋控制模塊，反饋控制模塊根據(jù)提供的信號(hào)做出判斷，進(jìn)而控制電控光纖偏振控制器，直到鎖模激光器進(jìn)入最佳工作狀態(tài)，并能夠鎖定控制電壓保持激光器工作狀態(tài)。本發(fā)明針對(duì)被動(dòng)鎖模光纖激光器的反饋控制系統(tǒng)，包括反饋電路系統(tǒng)和電控光纖偏振控制器。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和精密控制被動(dòng)鎖模光纖激光器使得被動(dòng)鎖模激光器的性能大幅改進(jìn)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。圖1為本發(fā)明被動(dòng)鎖模光纖激光器的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。本實(shí)施例如圖1所不，一種被動(dòng)鎖模光纖激光器，它包括被動(dòng)鎖模光纖激光器諧振腔1、電控光纖偏振控制器2、光分束器3、光電探測(cè)器4、激光輸出端口 6、液晶顯不模塊7，所述的光電探測(cè)器4接受分束器3的激光信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸入反饋控制模塊5，經(jīng)反饋控制模塊5分析處理后輸出電壓控制電控光纖偏振控制器2，自動(dòng)調(diào)節(jié)激光器諧振腔I內(nèi)偏振態(tài)。所述的電控光纖偏振控制器2由壓電陶瓷和光纖構(gòu)成，通過施加在壓電陶瓷上的電壓擠壓光纖，可以調(diào)節(jié)光纖內(nèi)的光場(chǎng)偏振態(tài)，該電控光纖偏振控制器2通過光纖熔接接入激光諧振腔I，激光諧振腔I保持全光纖結(jié)構(gòu)。通過上述結(jié)構(gòu)通過下述方法實(shí)現(xiàn)對(duì)被動(dòng)鎖模光纖激光器中光纖電控偏振控制器激光偏振態(tài)自動(dòng)進(jìn)行調(diào):光電探測(cè)器4接收光分束器3的激光信號(hào),轉(zhuǎn)換為電脈沖號(hào)后輸入反饋控制模塊5，所述的反饋控制模塊5將從光電探測(cè)器4接收的電脈沖信號(hào)導(dǎo)入電路后經(jīng)放大器、比較器得到PECL電平脈沖，再經(jīng)過高速分頻取樣成3.3V標(biāo)準(zhǔn)LVTTL方波，再經(jīng)過低速分頻器降頻后，以單片機(jī)為核心對(duì)上述提供的方波計(jì)數(shù)，同時(shí)反饋控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出的控制電壓，該電壓經(jīng)過放大后加載在光纖電控偏振控制器上調(diào)節(jié)激光偏振態(tài)。經(jīng)過如下方法以確認(rèn)激光偏振態(tài)是否進(jìn)入最佳工作狀態(tài):通過反饋控制模塊5控制比較器閾值電壓，在OV電壓至探測(cè)器采集的最大脈沖電壓之間，以10%為步進(jìn)，從高至低逐步調(diào)節(jié)比較器閾值電壓，依次在不同的閾值電壓下對(duì)信號(hào)做判斷，如果所有閾值電壓下的計(jì)數(shù)值都判斷為正確，則認(rèn)為激光器進(jìn)入最佳工作狀態(tài)，否則則認(rèn)為未進(jìn)入最佳工作狀態(tài)。由于每臺(tái)鎖模光纖激光器輸出激光是周期性的脈沖信號(hào)，脈沖重復(fù)頻率為確定值并保持穩(wěn)定，即單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)產(chǎn)生的激光脈沖是已知的，因此通過對(duì)探測(cè)器采集到的激光脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可判斷激光器是否工作在最佳工作狀態(tài)。本發(fā)明提供的被動(dòng)鎖模光纖激光器，被動(dòng)鎖模光纖激光器諧振腔I輸出激光經(jīng)過光分束器3 —部分通過輸出端口直接輸出，一部分進(jìn)入光電探測(cè)器4,將激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)入反饋控制模塊5，反饋控制模塊5根據(jù)提供的信號(hào)做出判斷，進(jìn)而控制電控光纖偏振控制器2，直到鎖模激光器進(jìn)入最佳工作狀態(tài)，并能夠鎖定保持激光器工作狀態(tài)并將激光器的工作狀態(tài)在液晶顯示模塊7實(shí)時(shí)顯示。本發(fā)明針對(duì)被動(dòng)鎖模光纖激光器設(shè)計(jì)的反饋控制系統(tǒng)，包括反饋電路系統(tǒng)和電控光纖偏振控制器2。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和精S控制被動(dòng)鎖模光纖激光器，用于被動(dòng)鎖模激光器的性能大幅改進(jìn)。特別需要說明的是，本發(fā)明不僅提供了一種的能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)、鎖定保持激光器工作狀態(tài)的被動(dòng)鎖模光纖激光器，并且提供了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整上述被動(dòng)鎖模光纖激光器的光纖電控偏振控制器的激光偏振 態(tài)的方法和判斷光纖電控偏振控制器的激光偏振態(tài)是否進(jìn)入最佳工作狀態(tài)的方法。所述的被動(dòng)鎖模光纖激光器與被動(dòng)鎖模光纖激光器的光纖電控偏振控制器的激光偏振態(tài)的方法和判斷光纖電控偏振控制器的激光偏振態(tài)是否進(jìn)入最佳工作狀態(tài)的方法之間在技術(shù)上相互關(guān)聯(lián)，包含了多個(gè)相同或相應(yīng)技術(shù)特征。同時(shí)需要說明的是本發(fā)明中所述的液晶顯示模塊7、反饋控制模塊5是現(xiàn)有技術(shù)中所常見的技術(shù)手段，其并不是本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，本發(fā)明要解決的問題是通過對(duì)被動(dòng)鎖模激光器內(nèi)部構(gòu)造的改進(jìn)，并結(jié)合判斷方法實(shí)現(xiàn)對(duì)激光偏振態(tài)的自動(dòng)調(diào)整，以達(dá)到實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和精密控制被動(dòng)鎖模光纖激光器使得被動(dòng)鎖模激光器的性能大幅改進(jìn)的目的。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種被動(dòng)鎖模光纖激光器，它包括被動(dòng)鎖模光纖激光器諧振腔、電控光纖偏振控制器、光分束器、光電探測(cè)器、激光輸出端口、液晶顯示模塊，其特征在于:所述的光電探測(cè)器接受分束器的激光信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸入反饋控制模塊，經(jīng)反饋控制模塊分析處理后輸出電壓控制電控光纖偏振控制器，自動(dòng)調(diào)節(jié)激光器腔內(nèi)偏振態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種被動(dòng)鎖模光纖激光器，其特征在于:所述的電控光纖偏振控制器由壓電陶瓷和光纖構(gòu)成，通過施加在壓電陶瓷上的電壓擠壓光纖，可以調(diào)節(jié)光纖內(nèi)的光場(chǎng)偏振態(tài)，該電控光纖偏振控制器通過光纖熔接接入激光諧振腔，激光諧振腔部分保持全光纖結(jié)構(gòu)。
3.—種調(diào)節(jié)權(quán)利要求1所述被動(dòng)鎖模光纖激光器中光纖電控偏振控制器激光偏振態(tài)的方法，其特征在于:光電探測(cè)器接收分束器的激光信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電脈沖號(hào)后輸入反饋控制模塊，所述的反饋控制模塊將從光電探測(cè)器接收的電脈沖信號(hào)導(dǎo)入電路后經(jīng)放大器、比較器得到PECL電平脈沖，再經(jīng)過高速分頻取樣成3.3V標(biāo)準(zhǔn)LVTTL方波，再經(jīng)過低速分頻器降頻后，以單片機(jī)為核心對(duì)上述提供的方波計(jì)數(shù)，同時(shí)反饋控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出的控制電壓，該電壓經(jīng)過放大后加載在光纖電控偏振控制器上調(diào)節(jié)激光偏振態(tài)。
4.一種判斷權(quán)利要求1所述被動(dòng)鎖模光纖激光器是否進(jìn)入最佳工作狀態(tài)的方法，其特征在于:所述的反饋控制模塊，通過反饋控制模塊控制比較器閾值電壓，在OV電壓探測(cè)器采集的最大脈沖電壓之間，以10%為步進(jìn)，從高至低逐步調(diào)節(jié)比較器閾值電壓，依次在不同的閾值電壓下對(duì)信號(hào)做判斷，如果所有閾值電壓下的計(jì)數(shù)值都判斷為正確，則認(rèn)為激光器進(jìn)入最佳工作狀 態(tài)，否則則認(rèn)為未進(jìn)入最佳工作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種被動(dòng)鎖模光纖激光器，它包括被動(dòng)鎖模光纖激光器諧振腔、電控光纖偏振控制器、光分束器、光電探測(cè)器、激光輸出端口、液晶顯示模塊，所述的光電探測(cè)器接受分束器的激光信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸入反饋控制模塊，經(jīng)反饋控制模塊分析處理后輸出電壓控制電控光纖偏振控制器，自動(dòng)調(diào)節(jié)激光器腔內(nèi)偏振態(tài)。本發(fā)明針對(duì)被動(dòng)鎖模光纖激光器的反饋控制系統(tǒng)，包括反饋電路系統(tǒng)和電控光纖偏振控制器。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和精密控制被動(dòng)鎖模光纖激光器使得被動(dòng)鎖模激光器的性能大幅改進(jìn)。
文檔編號(hào)H01S3/067GK103227406SQ20131015581
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者陳國(guó)梁, 張先明, 蔣祺 申請(qǐng)人:陳國(guó)梁, 張先明, 蔣祺