CN106094266A - 多波长光纤声光移频器 - Google Patents

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吴中超
王晓新
王大贵
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
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Abstract

本发明公开了一种多波长光纤声光移频器，包括器件本体和驱动电源，所述器件本体包括波分复用装置Ⅰ、波分复用装置Ⅱ、输入准直器、输出准直器、压电换能器以及声光晶体；所述输入准直器和输出准直器均为多个，所述压电换能器与声光晶体相连，所述驱动电源与压电换能器相连；输入准直器和输出准直器分别位于声光晶体的两侧，所述波分复用装置Ⅰ与输入光纤相连，波分复用装置Ⅱ与输出光纤相连。本发明能够同时对不同波长的激光进行移频，并且通过同一移频器进行移频，能够有效保证移频的一致性，使用方便，并且成本低廉。

Description

多波长光纤声光移频器
技术领域
本发明涉及声光移频技术领域，尤其涉及一种多波长光纤声光移频器。
背景技术
光纤声光移频器在激光探测及告警系统中有广泛的应用，移频器由器件和驱动电源组成，器件内部由声光晶体、阻抗匹配网络和光纤耦合系统构成，主要利用声光互作用基本原理，驱动电源输出的射频电信号经阻抗匹配网络施加到声光晶体的压电换能器上，压电换能器将该信号转换为超声波在声光晶体内传播，形成折射率光栅，当频率为f0的激光以一定的角度通过时即发生布拉格衍射，将输入光和一级衍射光通过光纤耦合输出，输出激光的频率就会变为f0±fAOM(fAOM为光纤声光移频器的固有频率，±表示正移频和负移频，是由声光晶体耦合时选择+1级衍射光和-1级衍射光决定的)这样就实现了对输入激光产生固定频移的作用，实现移频器的功能。但目前的移频器都只能对单一波长的输入光进行移频，这就给移频器的使用带来了极大地不便，当需要同时对多种波长的光进行移频时需要使用多个移频器，不仅使用不便，并且造成使用成本增加，同时，由于多个移频器的参数无法保证完全一致，从而造成移频的一致性差。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于怎样解决现有光纤移频器适应波长单一，使用多个移频器移频一致性差，使用麻烦，且使用成本高的问题，提供一种多波长光纤声光移频器，能够同时对不同波长的激光进行移频，并且通过同一移频器进行移频，能够有效保证移频的一致性，使用方便，并且成本低廉。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种多波长光纤声光移频器，包括器件本体和驱动电源，其特征在于：所述器件本体包括波分复用装置Ⅰ、波分复用装置Ⅱ、输入准直器、输出准直器、压电换能器以及声光晶体；所述输入准直器和输出准直器均为多个，且相对应的输入准直器、输出准直器分别与需要移频的激光波长相对应；所述压电换能器与声光晶体相连，所述驱动电源与压电换能器相连；输入准直器和输出准直器分别位于声光晶体的两侧，所述波分复用装置Ⅰ与输入光纤相连，波分复用装置Ⅱ与输出光纤相连，多波长激光经波分复用装置Ⅰ分开后，分别射入与其波长对应的输入准直器，经输入准直器后射入声光晶体，各波长的激光在声光晶体内分别发生衍射后，能够射入与其波长对应的输出准直器内，由输出准直器将各波长的激光射入波分复用装置Ⅱ，经波分复用装置Ⅱ耦合后输出；
其中，声光晶体外偏转角：
α = λ · f A O M V ;
式中：λ是输入激光波长，fAOM是移频器固有频率，V是声光晶体的声速。
进一步地，在驱动电源和压电换能器之间设有阻抗匹配网络，驱动电源输出的射频电信号经该阻抗匹配网络施加到压电换能器上。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、对于同一中心波长，波长变化±20nm的激光，本移频器所产生的偏转角很小，所以本移频器能够同时实现中心波长±20nm的波段范围内进行移频的功能；适用范围更广。
2、通过本移频器能够对多波长的激光进行同步移频，如可对3种、4种不同波长激光实现移频，由于采用同一驱动光源和声光晶体，因此移频一致性好，并且，能有效降低使用成本；例如对于不同波长的激光雷达测风系统，采用本移频器可以分别的实现不同波长的移频。
附图说明
图1为本发明对2种波长激光进行移频的原理图。
图2为本发明对3种波长激光进行移频的原理图。
图中：1—波分复用装置Ⅰ，2—波分复用装置Ⅱ，3—输入准直器，4—输出准直器，5—压电换能器，6—声光晶体，7—驱动电源。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1、图2，一种多波长光纤声光移频器，包括器件本体和驱动电源7，所述器件本体包括波分复用装置Ⅰ1、波分复用装置Ⅱ2、输入准直器3、输出准直器4、压电换能器5以及声光晶体6。所述输入准直器3和输出准直器4均为多个，且相对应的输入准直器3、输出准直器4分别与需要移频的激光波长相对应(即同一组输入准直器3和输出准直器4的波长与需要移频的激光波长相对应)；如，1550nm输入准直器和1550nm输出准直器，1310nm输入准直器和1310nm输出准直器等。所述压电换能器5与声光晶体6相连，所述驱动电源7与压电换能器5相连；在驱动电源7和压电换能器5之间设有阻抗匹配网络，驱动电源7输出的射频电信号经该阻抗匹配网络施加到压电换能器5上；压电换能器5再将该视频信号转换为超声波在声光晶体6内传播，形成折射率光栅。
输入准直器3和输出准直器4分别位于声光晶体6的两侧，所述波分复用装置Ⅰ1与输入光纤相连，波分复用装置Ⅱ2与输出光纤相连，多波长激光经波分复用装置Ⅰ1分开后，分别射入与其波长对应的输入准直器3，经输入准直器3后射入声光晶体6，各波长的激光在声光晶体6内分别发生衍射后，能够射入与其波长对应的输出准直器4内，由输出准直器4将各波长的激光射入波分复用装置Ⅱ2，经波分复用装置Ⅱ2耦合后输出。
其中，声光晶体6外偏转角：
α = λ · f A O M V ;
式中：λ是输入激光波长，fAOM是移频器固有频率(即驱动电源7的驱动频率)，V是声光晶体6的声速。
对于同一中心波长，波长变化±20nm的激光，本移频器所产生的偏转角很小，所以本移频器能够同时实现中心波长±20nm的波段范围内进行移频的功能。
从该外偏转角公式可以看出偏转角随着频率和波长的改变而改变，这样就可以在声光晶体6输出端通过光纤准直器把不同偏转角的衍射光耦合出去，实现对多波长激光移频的功能。
实施例1，参见图1，当输入激光的波长f0为1550nm和1310nm时，输入准直器和输出准直器分别选用1550nm输入准直器、1550nm输出准直器和1310nm输入准直器、1310nm输出准直器；当固定频率为f0的1550nm和1310激光通过WDM(波分复用装置Ⅰ)后，分别从1550nm输入准直器和1310nm输入准直器射入激光以布拉格角通过声光介质时，发生布拉格衍射，由于其输入波长不同，由式声光晶体偏转角公式可以看出其-1级衍射光角度不同，最后分别通过1550nm输出准直器和1310nm输出准直器输出，其输出光频率变为f0-fAOM，这样就实现了对两个波长负移频；如果取+1级衍射，就会实现正移频。
实施例2，参见图2，当输入激光的波长f0为1064nm、1310nm、1550nm时，输入准直器和输出准直器分别选用1064nm输入准直器和1064nm输出准直器、1310nm输入准直器和1310nm输出准直器、1550nm输入准直器和1550nm输出准直器。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种多波长光纤声光移频器，包括器件本体和驱动电源，其特征在于：所述器件本体包括波分复用装置Ⅰ、波分复用装置Ⅱ、输入准直器、输出准直器、压电换能器以及声光晶体；所述输入准直器和输出准直器均为多个，且相对应的输入准直器、输出准直器分别与需要移频的激光波长相对应；所述压电换能器与声光晶体相连，所述驱动电源与压电换能器相连；输入准直器和输出准直器分别位于声光晶体的两侧，所述波分复用装置Ⅰ与输入光纤相连，波分复用装置Ⅱ与输出光纤相连，多波长激光经波分复用装置Ⅰ分开后，分别射入与其波长对应的输入准直器，经输入准直器后射入声光晶体，各波长的激光在声光晶体内分别发生衍射后，能够射入与其波长对应的输出准直器内，由输出准直器将各波长的激光射入波分复用装置Ⅱ，经波分复用装置Ⅱ耦合后输出；
其中，声光晶体外偏转角：
α = λ · f A O M V ;
式中：λ是输入激光波长，fAOM是移频器固有频率，V是声光晶体的声速。
2.根据权利要求1所述的多波长光纤声光移频器，其特征在于：在驱动电源和压电换能器之间设有阻抗匹配网络，驱动电源输出的射频电信号经该阻抗匹配网络施加到压电换能器上。
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