一種摻鐿光纖鎖模激光器相位鎖定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種摻鐿光纖鎖模激光器相位鎖定方法，通過泵浦源來調(diào)整摻鐿光纖鎖模激光器，摻鐿光纖鎖模激光器產(chǎn)生的重復頻率通過光電二極管進行探測，由光電二極管產(chǎn)生的微波信號經(jīng)過濾波放大處理后，與本地的參考信號進行鑒相。鑒相后的結果通過一個PID處理模塊后直接轉(zhuǎn)化為電壓信號轉(zhuǎn)給泵浦源。泵浦源產(chǎn)生的泵浦光強度被此電壓信號進行調(diào)控，組成一個鎖相環(huán)控制環(huán)路，從而實現(xiàn)對輸出光脈沖相位的精準控制。本發(fā)明可使激光器產(chǎn)生的重復頻率具有更純凈的頻譜和更小的相位抖動。
【專利說明】一種摻鐿光纖鎖模激光器相位鎖定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光學與激光光電子【技術領域】，尤其涉及一種摻鐿光纖鎖模激光器相位控制與鎖定方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]將鎖模激光器用于頻率傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)方法，是將鎖模激光器產(chǎn)生的光脈沖相位與所要傳輸?shù)木珳饰⒉l率進行相位上的同步。采用的傳統(tǒng)方法為在激光器的腔內(nèi)加入一個電壓信號可控壓電陶瓷模塊(Piezoelectronics Transducer, PZT)。通過壓電陶瓷長度的變化，影響激光器的腔長，從而改變重復頻率。特別是廣泛使用的光纖鎖模激光器，此類方法
最為常見。
[0003]這種方法雖然成熟，但仍具有一定的不足。當利用重復頻率的高次諧波與具有較高射頻頻率的微波基準(大于3GHz)來對重復頻率進行鎖定時，入鎖比較困難，且鎖定很不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)失鎖與入鎖交替變化的情況。在鎖定過程中，針對高次諧波，壓電陶瓷對控制其伸縮的電信號十分的敏感，導致激光器的相位會很容易被過調(diào)制，因此需要不停地震蕩調(diào)整最后才能達到收斂的狀態(tài)，從而降低了鎖定系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及鎖定帶寬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明通過泵浦源來調(diào)整摻鐿光纖鎖模激光器，從而實現(xiàn)對輸出光脈沖相位的精準控制。本發(fā)明的技術原理是:在摻鐿光纖鎖模激光器中，光纖腔由摻鐿光纖與單模光纖構成。改變摻鐿光纖內(nèi)的泵浦光光強，摻鐿光纖的折射率會發(fā)生變化，且這個變化是一階線性的。這樣就會使得激光器的重復頻率也會線性變化。因此，可以利用調(diào)整泵浦源光強來調(diào)整激光器的重復頻率并鎖定輸出相位。
[0005]本發(fā)明通過泵浦源功率調(diào)控對摻鐿光纖鎖模激光器相位進行控制與鎖定，其技術方案是:
[0006]—種摻鐿光纖鎖模激光器相位鎖定方法，摻鐿光纖鎖模激光器產(chǎn)生的重復頻率通過光電二極管進行探測，產(chǎn)生電信號與本地的參考電信號進行鑒相。鑒相后的結果通過一個比例-積分-微分處理模塊后直接轉(zhuǎn)化為電壓信號轉(zhuǎn)給泵浦源。泵浦源產(chǎn)生的泵浦光強度被此電壓信號進行調(diào)控，組成一個鎖相環(huán)控制環(huán)路，由此實現(xiàn)對摻鐿光纖鎖模激光器重復頻率的鎖定。
[0007]上述方法中，泵浦源由電流源進行驅(qū)動，光強調(diào)整的分辨率，即最小精確可供度，由電流源來進行控制。
[0008]其中用于分析經(jīng)處理模塊產(chǎn)生的鑒相信號的緩慢增加程度的數(shù)字控制電路為數(shù)字采集和處理芯片，該數(shù)字采集和處理芯片包括數(shù)字采集、數(shù)字低通濾波和信號處理產(chǎn)生電流控制信號幾個功能，具體步驟為:
[0009]I)利用數(shù)字采集芯片將電壓從模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號；
[0010]2)對得到的數(shù)字信號進行數(shù)字濾波，得到信號的漂移程度；[0011]3)在此基礎上通過上述的比例積分微分處理控制模塊得到電流的控制信號
[0012]4)轉(zhuǎn)化為電壓信號控制泵浦源。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]泵浦源由電流源進行驅(qū)動，光強調(diào)整的分辨率，即最小精確可供度，是由電流源來進行控制的；反應速度非常快。與壓電陶瓷相比，用泵浦源強度調(diào)控來調(diào)整激光器的相位，可大大降低其對電壓輸入的敏感性，提高輸出光脈沖相位的穩(wěn)定度。本發(fā)明的技術方案可以使激光器產(chǎn)生的重復頻率具有更純凈的頻譜和更小的相位抖動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為利用泵浦源強度調(diào)控來控制重復頻率示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖，通過具體實施例詳細說明本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0017]如圖1所示:
[0018]摻鐿光纖鎖模激光器產(chǎn)生的重復頻率通過光電二極管進行探測，由光電二極管產(chǎn)生的微波信號經(jīng)過濾波放大處理后，與本地的參考信號進行鑒相。鑒相信號經(jīng)過低通濾波器，進入數(shù)字處理模塊。在數(shù)字處理模塊中，首先利用數(shù)字采集芯片將電壓從模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號；然后對得到的數(shù)字信號進行數(shù)字濾波，得到信號的漂移程度；在此基礎上通過比例積分微分處理控制模塊得到電流的控制信號，然后轉(zhuǎn)化為電壓信號轉(zhuǎn)給泵浦源。泵浦源產(chǎn)生的泵浦光強度被此電壓信號進行調(diào)控，組成一個鎖相環(huán)控制環(huán)路，由此實現(xiàn)對摻鐿光纖鎖模激光器重復頻率的鎖定。
[0019]其中，使用的泵浦源為泵浦二極管型號為Oclaro，LC96AA74-20R。使用的驅(qū)動電流源型號為Thorlab，ITC110。在一般情況下，泵浦源強度調(diào)制的電壓控制信號的動態(tài)范圍保證在5mV以內(nèi)。當激光器的控溫效果比較好時,此范圍可接近lmV。
【權利要求】
1.一種摻鐿光纖鎖模激光器相位鎖定方法，其特征是，通過調(diào)整泵浦源光強來控制所述摻鐿光纖鎖模激光器的重復頻率并鎖定輸出相位，包括如下步驟: 1.1)摻鐿光纖鎖模激光器產(chǎn)生的重復頻率通過光電二極管進行探測，由光電二極管產(chǎn)生的微波信號經(jīng)過濾波放大處理后，與本地的參考信號進行鑒相； 1.2)步驟I)鑒相后的結果通過一個比例-積分-微分處理模塊，轉(zhuǎn)化為電壓信號轉(zhuǎn)給所述泵浦源； 1.3)泵浦源產(chǎn)生的泵浦光強度被步驟1.2)中的電壓信號進行調(diào)控，組成一個鎖相環(huán)控制環(huán)路，由此實現(xiàn)對摻鐿光纖鎖模激光器重復頻率的鎖定。
2.如權利要求1所述光纖鎖模激光器相位鎖定方法，其特征是，所述泵浦源由電流源進行驅(qū)動；所述泵浦源為泵浦二極管型號為Oclaro LC96AA74-20R，所述驅(qū)動電流源型號為Thorlab ITCl10。
【文檔編號】H01S3/131GK103872570SQ201410067941
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權日:2014年2月27日
【發(fā)明者】趙建業(yè), 章雙佑, 吳久濤, 和燦斌 申請人:北京大學