本發(fā)明涉及光電子技術(shù)及激光技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實現(xiàn)系統(tǒng)及調(diào)諧方法。

背景技術(shù)：

光在水下遠(yuǎn)距離測距、傳感、成像等應(yīng)用中，最大挑戰(zhàn)是水的吸收和后向散射。對于水的吸收，可以用綠光作光源減小吸收。后向散射光的截止頻率約為100MHz，用調(diào)制頻率高于100MHz的射頻強(qiáng)度調(diào)制激光作光源可提高探測信噪比。因此在水下探測中，光源通常為射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光。

射頻強(qiáng)度調(diào)制光通常通過電光調(diào)制方式獲得，但是當(dāng)調(diào)制頻率高于100MHz時，其調(diào)制深度遠(yuǎn)低于100％，其中包含的高比例非調(diào)制光將降低探測靈敏度。射頻強(qiáng)度調(diào)制光也可以通過將雙頻激光器輸出光拍頻的方式獲得，但是需要復(fù)雜的鎖相系統(tǒng)提高拍頻頻率穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實現(xiàn)系統(tǒng)及調(diào)諧方法：

一種射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實現(xiàn)系統(tǒng)，包括單頻種子激光源、2個光纖耦合器、聲光移頻器以及倍頻晶體；單頻種子激光源產(chǎn)生1064nm激光，其中一個光纖耦合器將該激光分成兩路，其中一路被所述聲光移頻器進(jìn)行移頻后，與另一路激光經(jīng)另一個光纖耦合器合為一路后，最后經(jīng)倍頻晶體倍頻得到射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光。

優(yōu)選的，聲光移頻器對激光移頻的范圍為100MHz～200MHz。

優(yōu)選的，所述倍頻晶體為摻氧化鎂的周期性極化鈮酸鋰晶體。

進(jìn)一步的，還包括兩個偏振片，在兩路激光進(jìn)入所述另一光纖耦合器之前對激光進(jìn)行偏振態(tài)調(diào)整，保證兩路激光的偏振態(tài)保持一致。

優(yōu)選的，還包括射頻驅(qū)動源，用于控制聲光移頻器的移頻范圍。

進(jìn)一步的，還包括格蘭棱鏡和半玻片，在合束后的激光送入倍頻晶體之前，所述格蘭棱鏡用于對激光進(jìn)行起偏，所述半波片調(diào)節(jié)起偏后激光的偏振方向，使其偏振方向與倍頻晶體要求的偏振方向一致。

進(jìn)一步的，還包括三級主振蕩的光纖放大器，對從所述另一光纖耦合器出射的合束激光進(jìn)行功率放大。

優(yōu)選的，所述射頻驅(qū)動源對所述聲光移頻器輸出的控制信號的頻率波動范圍在亞赫茲量級。

本發(fā)明的一種射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)諧方法，通過改變射頻驅(qū)動源的功率，對倍頻晶體產(chǎn)生的兩組射頻信號的相對強(qiáng)度比進(jìn)行調(diào)諧，同時對兩組射頻信號的調(diào)制深度進(jìn)行調(diào)諧。

優(yōu)選的，所述射頻驅(qū)動源的功率輸出幅度在0-100％范圍內(nèi)可調(diào)。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明通過光纖耦合器、聲光移頻器、光纖放大器、周期性極化倍頻晶體等主要器件，為射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的產(chǎn)生提供了一種實現(xiàn)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便?？梢酝瑫r獲得高的調(diào)制深度和射頻頻率穩(wěn)定性，并且兩組射頻信號的頻率、調(diào)制深度、強(qiáng)度比均可調(diào)諧。本發(fā)明可用作水下光載微波雷達(dá)系統(tǒng)的光源，用于測距、測速、成像等應(yīng)用，減小水的吸收，同時抗后向散射，可以獲得高的探測靈敏度和信噪比，還可以對各項參數(shù)進(jìn)行方便地調(diào)諧。

附圖說明

圖1為射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實現(xiàn)系統(tǒng)方案示意圖。

其中，1、單頻種子激光器；2、1分2光纖耦合器；3、聲光移頻器；4、射頻驅(qū)動源；5、偏振控制器1；6、偏振控制器2；7、2合1光纖耦合器；8、光纖放大器；9、準(zhǔn)直透鏡；10、格蘭透鏡；11、半波片；12、聚焦透鏡；13、倍頻晶體；14、諧波分束器。

具體實施方式：

如圖1所示，本發(fā)明的一種射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實現(xiàn)系統(tǒng)的工作流程為：

將單塊非平面環(huán)形腔固體激光器1作為種子激光源，1064nm輸出光耦合進(jìn)入單模光纖傳輸。光纖傳輸?shù)膯晤l激光通過1分2光纖耦合器2分為兩束，一路激光僅通過光纖傳輸，另一路激光布拉格角入射到聲光移頻器3入射端，對該路激光進(jìn)行移頻處理，移頻范圍為100MHz～200MHz，由射頻驅(qū)動源4進(jìn)行控制；聲光移頻器3的一級衍射光效率可達(dá)50％。兩束光纖都連接偏振控制器5,6控制各自偏振狀態(tài)，使得兩路激光的偏振態(tài)保持一致；兩路激光最后通過光纖2合1耦合器7合束后輸出，接入三級主振蕩光纖放大器8進(jìn)行功率放大，使其滿足倍頻晶體對基頻光的功率要求。輸出的高功率激光通過格蘭棱鏡10起偏后作為倍頻的基頻光，半玻片11調(diào)節(jié)基頻光偏振方向，使其偏振方向與倍頻晶體13要求的偏振方向一致。準(zhǔn)直透鏡9和聚焦透鏡12將基頻光聚焦到倍頻晶體13中心，倍頻晶體13為摻氧化鎂的周期性極化鈮酸鋰晶體(15×2×0.5mm³)。諧波分束器14用來反射1064nm激光，透射532nm激光。

根據(jù)工作原理，推導(dǎo)了射頻強(qiáng)度調(diào)制信號的基本公式。設(shè)1μm波段兩路激光的電場分別表示為：

其中，A₁和A₂分別表示兩路激光幅度,ω₁和ω₂分別表示兩路激光圓頻率,和分別表示兩路激光初始相位。

則經(jīng)2合1耦合器合束拍頻后1μm波段射頻強(qiáng)度調(diào)制激光的強(qiáng)度表示為：

倍頻激光強(qiáng)度與基頻光強(qiáng)度的平方成正比,則倍頻激光強(qiáng)度可表示為：

根據(jù)公式(4)可知，倍頻激光中除直流項，還包括(ω₁-ω₂)和2(ω₁-ω₂)兩個射頻信號。即倍頻之后，除正常頻差項((ω₁-ω₂)，頻率范圍100MHz～200MHz),還將出現(xiàn)二倍頻差項(2(ω₁-ω₂)，200MHz～400MHz)。將兩個射頻信號強(qiáng)度相比，得到：

設(shè)h＝A₁/A₂,則公式(5)可表示為：

根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系，可知公式(6)中當(dāng)h＝1時，R有最小值4。代表射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光中兩組拍頻信號強(qiáng)度比可調(diào)，并且在兩路激光強(qiáng)度相等的時候，這兩組拍頻信號的強(qiáng)度比最小，等于4。因此，可通過調(diào)整最初兩路激光的幅值來調(diào)整倍頻激光中兩個調(diào)制信號的強(qiáng)度之比。

雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的前提下，還可以做若干變形、替換和改進(jìn)，這些也視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。