CN107785773A - 一种双频光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光学技术领域，提供一种双频光源装置，包括泵浦单元、耦合单元及谐振腔单元；谐振腔单元包括共程光路段和非共程光路段，共程光路段设有增益介质，非共程光路段包括独立传输且光程不同的第一偏振段和第二偏振段，第一偏振段和第二偏振段传输的激光偏振方向不同；共程光路段和第一偏振段构成第一谐振腔，共程光路段和第二偏振段构成第二谐振腔；双频光源装置还包括用于将第一谐振腔产生的第一频率激光和第二谐振腔产生的第二频率激光输出的输出单元。本发明采用特殊的谐振腔单元，两个谐振腔共用相同泵浦单元和增益介质，既能够获得不同频率激光，又可采用该双频激光进行外差干涉。其频率调节容易，调节范围大，且抗干扰性强。

Description

一种双频光源装置

技术领域

本发明属于光学技术领域，特别涉及一种双频光源装置。

背景技术

激光技术的发展有力的推动了光通信、非线性光学、高分辨光学等领域的发展，尤其在精密干涉测量方面占据了很大优势。精密干涉测量主要以激光波长作为“尺子”，利用干涉原理来测定各种参量，如加速度、位移、角位移等等。由于光波长为nm数量级，因此其分辨精度是电学、磁学元件无法比拟的。激光干涉仪以其特有的大测量范围、高分辨率和高测量精度等优点，在精密和超精密测长领域获得了广泛的应用。激光干涉使用的激光器主要为单频激光器和双频激光器。较早使用的激光测量仪器是以单频激光为基础的单频干涉仪，但该干涉仪受环境因素的影响比较严重，尤其是在测量环境恶劣、测量距离较长时受影响更为突出。主要是因为它产生的是一直流信号，在大距离测量时光能的衰减、空气湍流的存在、背景光强的变化等对激光束的干扰都会使光束发生偏移，不可避免的使激光束强度发生变化，从而导致直流光强和电平的漂移。由于单频干涉仪在测量时很大程度上受直流放大器的漂移、光接收器灵敏度和激光功率起伏的限制，因此单频激光干涉仪在高精度测量中是很难利用的。

在单频激光干涉仪的基础上发展起来的双频激光干涉仪是一种外差干涉仪，其最显著的特点是利用载波技术将被测物理量信息转换成调频或调幅信号，它克服了普通单频干涉仪测量信号直流漂移的问题，具有信号噪声小、抗环境干扰、允许光源多通道复用等诸多优点，被广泛应用于先进制造行业和纳米技术领域作为距离测量、速度测量、振动测量、形貌测量，实时位置测控等。

目前使用的双频激光器主要有塞曼双频激光、双纵模双频激光以及清华大学张书练教授课题组提出的双折射率双频激光。塞曼双频激光利用塞曼效应，该效应是指若把光源放在磁场中，光源发出的谱线将发生分裂的这种现象。塞曼双频激光器输出频差一般在1MHz以下，一般不用于高速精密激光外差干涉测量。双纵模激光器是通过控制激光器的腔长等，实现在一个激光谐振腔中输出两个纵模频率的激光，纵模频差可达600MHz－1GHz(对应的激光管长度为150mm－250mm)。双折射双频激光为在单纵模激光谐振腔内，插入一块具有双折射效应的光学元件如石英晶体、方解石等等，使得腔内的激光分裂成具有不同光学谐振腔长的o光和e光，这两束正交线偏振的双频激光振荡输出，其频差为3－40MHz之间，可通过调节双折射晶体的应力得到所需的频差。

在上述的三种双频激光器中，其共同特点为激光频率调整难度较大，且频率差调整范围较有限，比如塞曼的频差只能在比较小的范围调节，双纵模激光频差只能在比较大的范围调节，而双折射双频只能在中间某个范围调节。另外，这些双频激光器的两个频率的激光谐振腔在几何路径上完全共程，两个频率相互影响，在改变激光器的一个频率时，往往对另外一个频率造成影响，不易调频。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双频光源装置，旨在解决传统双频光源装置频率调节范围小、频率调节困难的问题。

本发明是这样实现的，一种双频光源装置，包括泵浦单元、谐振腔单元以及用于将所述泵浦单元发出的泵浦光耦合至所述谐振腔单元的耦合单元；所述谐振腔单元包括共程光路段和非共程光路段，所述共程光路段设有增益介质，所述非共程光路段包括独立传输且光程不同的第一偏振段和第二偏振段，所述第一偏振段和第二偏振段传输的激光偏振方向不同；所述共程光路段和所述第一偏振段构成第一谐振腔，所述共程光路段和所述第二偏振段构成第二谐振腔；所述双频光源装置还包括用于将所述第一谐振腔产生的第一频率激光和所述第二谐振腔产生的第二频率激光输出的输出单元。

本发明提供的双频光源装置具有如下优点：

1、该双频光源装置存在两个谐振腔(第一谐振腔和第二谐振腔)，这两个谐振腔有共同的部分(共程光路段)，也有不同的部分(第一偏振段和第二偏振段)，第一偏振段和第二偏振段的光程不同，导致第一谐振腔和第二谐振腔产生不同的频率，获得双频激光，该双频光源装置不同于两个独立的单频光源的组合，第一谐振腔和第二谐振腔共用相同的增益介质、相同的泵浦单元，因此产生的双频激光在经过偏振态调整一致后能够实现外差干涉，可用于多种物理量的精密测量，而两个独立的单频激光产生的激光不能发生外差干涉。

2、由于存在非共程光路，第一偏振段和第二偏振段相互独立，因此调整其中一个激光谐振腔的频率不会影响另外一个激光谐振腔的频率，因此改变频率便捷，还能实现宽带的频率调节范围；

3、由于存在共程光路段，使得温度等外界环境变化对两个谐振腔的频率影响基本相同，在利用第一频率激光和第二频率激光进行外差干涉时，其频率差值可以抵消这种影响，因此该双频光源装置具有较强的抗干扰性。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的第一种双频光源装置结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的第二种双频光源装置结构示意图；

图3是本发明第二实施例提供的一种双频光源装置结构示意图；

图4是本发明第三实施例提供的一种双频光源装置结构示意图；

图5是本发明第四实施例提供的第一种双频光源装置结构示意图；

图6是本发明第四实施例提供的第二种双频光源装置结构示意图；

图7是本发明第五实施例提供的一种双频光源装置结构示意图；

图8是本发明第六实施例提供的一种双频光源装置结构示意图；

图9是本发明第七实施例提供的一种双频光源装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

请参考图1，本发明实施例提供一种双频光源装置，包括泵浦单元10、耦合单元20，以及谐振腔单元，其中，泵浦单元10发出泵浦光，耦合单元20将泵浦光耦合至谐振腔单元。谐振腔单元包括共程光路段和非共程光路段。该共程光路段设有增益介质30，非共程光路段包括独立传输且光程不同的第一偏振段401和第二偏振段402，第一偏振段401传输第一种偏振方向的光，本实施例以S光为例；第二偏振段402传输第二种偏振方向的光，本实施例以P光为例，S光与P光的偏振方向垂直。共程光路段和第一偏振段401构成第一谐振腔，共程光路段和第二偏振段402构成第二谐振腔，该双频光源装置还包括用于将第一谐振腔产生的第一频率激光和第二谐振腔产生的第二频率激光输出的输出单元50。

该双频光源装置是一种双谐振腔光源，即第一谐振腔和第二谐振腔，而这两个谐振腔存在一段共用光路，还存在一段独立的非共用光路，即第一偏振段401和第二偏振段402，由于第一偏振段401和第二偏振段402的光程不同，使第一谐振腔和第二谐振腔的光程不同，进而使得这两个谐振腔产生频率不同的第一频率激光和第二频率激光。又由于这两个谐振腔共用同一增益介质30和泵浦单元10，使得该双频光源装置产生的双频激光在其偏振态被调整为一致后可用于外差干涉，不同于传统的两个单频光源的组合。

具体地，使第一偏振段401和第二偏振段402形成一定的光程差的手段有很多，例如第一偏振段401和第二偏振段402的传输介质相同而长度不同，或者第一偏振段401和第二偏振段402的传输介质相同，长度相同但是在第一偏振段401或第二偏振段402上设置一改变光程的晶体等等，本实施例可以采用但不局限于通过上述手段产生光程差。

本发明实施例提供的双频光源装置具有如下优点：

1.该双频光源装置存在两个谐振腔(第一谐振腔和第二谐振腔)，这两个谐振腔有共同的部分(共程光路段)，也有不同的部分(第一偏振段401和第二偏振段402)，第一偏振段401和第二偏振段402的光程不同产生不同的频率，获得双频激光，该双频光源装置不同于两个独立的单频光源的组合，第一谐振腔和第二谐振腔共用相同的增益介质30、相同的泵浦单元10，因此产生的双频激光在其偏振态被调整为一致后能够实现外差干涉，可用于多种物理量的精密测量，而两个独立的单频激光产生的激光不能发生外差干涉。

2.由于存在非共程光路，第一偏振段401和第二偏振段402相互独立，因此调整其中一个激光谐振腔的频率不会影响另外一个激光谐振腔的频率，因此改变频率便捷，还能实现宽带的频率调节范围；

3.由于存在共程光路段，使得温度等外界环境变化对两个谐振腔的频率影响基本相同，在利用第一频率激光和第二频率激光进行外差干涉时，其频率差值可以抵消这种影响，因此该双频光源装置具有较强的抗干扰性。

作为本发明实施例的一种改进方案，如图3，当泵浦单元和耦合单元之间为自由空间时，双频光源装置还包括设置于泵浦单元10和耦合单元20之间的准直聚焦单元60，用于将泵浦光准直并聚焦到耦合单元20中。具体地，该耦合单元20的类型和结构可以根据该双频光源装置的传输介质(光纤或自由空间)合理选择。

进一步地，该双频光源装置的谐振腔单元可以是环形的，也可以是线形的。双频激光的传输媒介可以是光纤，该光纤为保偏光纤；也可以是自由空间，或者是光纤和自由空间的组合，以下通过几个具体的实施例进行详细的说明。

实施例一：

如图1，在本发明第一实施例中，双频光源装置具有上述基本结构，即：泵浦单元10、耦合单元20、谐振腔单元、增益介质30和输出单元50，本实施例不进行重复说明。在本实施例中，共程光路段和非共程光路段形成环形的谐振腔单元，且采用光纤传输。共程光路段包括位于非共程光路段一侧的第一共程段和位于非共程光路段另一侧的第二共程段，第一共程段通过第一偏振分光单元701连接第一偏振段401的一端和第二偏振段402的一端，第二共程段通过第二偏振分光单元702连接第一偏振段401的另一端和第二偏振段402的另一端，其中的第一偏振分光单元701和第二偏振分光单元702均对S光进行反射，对P光进行透射，进而将S光和P光分离，分别进入第一偏振段401和第二偏振段402，不会使S光和P光的路径混淆。增益介质30可以向两侧发光，其发出的光经第一谐振腔形成第一频率激光，经第二谐振腔形成第二频率激光，此时第一频率激光和第二频率激光方向相反。增益介质30也可以向一侧发光，其中的S光和P光由上述第一偏振分光单元701和第二偏振分光单元702分别导入第一谐振腔和第二谐振腔，此时第一频率激光和第二频率激光方向相同。

在本实施例的全光纤光路中，增益介质30的存在形式可有两种，其一，增益介质30为一独立的增益器件，连接于第一共程段或者第二共程段的光纤上。其二，增益介质30和共程光路段的光纤两者合二为一，如采用具有增益功能的掺杂光纤为共程光路段时，掺杂光纤既为增益介质，又是共程光路段。

进一步地，本实施例中的泵浦单元10发出的泵浦光通过输入光纤801进入耦合单元20，该耦合单元20可以采用波分复用器，耦合单元20通过第一光纤802连接增益介质30，该增益介质30可以是上述的独立增益器件，或者是和第一光纤802或者和第二光纤803合二为一。当采用增益器件时，增益介质30的两侧分别连接第一光纤802和第二光纤803，该第一光纤802和第二光纤803分别为第一共程段和第二共程段的传输媒介。第一偏振段401和第二偏振段402分别采用第三光纤804和第四光纤805作为传输媒介。第一光纤802的另一端通过第一偏振分光单元701连接着第三光纤804的一端和第四光纤805的一端，在第二光纤803的另一端通过第二偏振分光单元702连接着第三光纤804的另一端和第四光纤805的另一端，第一偏振分光单元701和第二偏振分光单元702将S光反射至第三光纤804，将P光透射至第四光纤805。

在本实施例中，如图1，输出单元50可以设置于共程光路段，即设置于第一光纤802或者第二光纤803上。当第一频率激光和第二频率激光传输方向相同时，输出单元50采用单向输出单元，当第一频率激光和第二频率激光传输方向相反时，输出单元50采用双向输出单元503。

在本实施例中，如图2，输出单元50也可以设置于第一偏振段401和第二偏振段402，即在第三光纤804上设置第一输出单元501，在第四光纤805上设置第二输出单元502。

进一步参考图1，为了进一步防止第一频率激光和第二频率激光受到逆向激光的干扰，可以在第三光纤804和第四光纤805上各设一个隔离器90。当第一频率激光和第二频率激光同向传输时，隔离器还可以设置于第一光纤802或者第二光纤803上。

在本实施例中，激光在谐振腔中传输会有损耗，为了避免第一谐振腔和第二谐振腔的光功率相差过大，可以在第三光纤804和第四光纤805上各设置一个可调衰减单元100，或者在二者之一上设置一个可调衰减单元100。

在本实施例中，还可以在第一光纤802或第二光纤803上设置单纵模单元110，或者在第三光纤804和第四光纤805上各设置一单纵模单元110，用于实现激光器的单纵模，以便实现激光的高相干性，甚至接近于理想相干光源。该单纵模单元110可以是窄带滤波器，也可以是由两个准直透镜和二者之间的F-P干涉仪构成的单元。

实施例二：

如图3，在本发明第二实施例中，双频光源装置具有上述基本结构，即：泵浦单元10、耦合单元20、谐振腔单元、增益介质30和输出单元50，本实施例不进行重复说明。在本实施例中，共程光路段和非共程光路段形成环形的谐振腔单元，且采用自由空间传输。即，本发明第二实施例提供的双频光源装置与实施例一提供的双频光源装置不同的是，本实施例将传输媒介变换为自由空间，而不是采用光纤。由于采用自由空间传输，上述耦合单元20可采用双色镜，并且增加若干个反射镜120与该双色镜形成环形光路。上述增益介质30为独立的增益器件。或者，增益介质30采用增益气体，该增益气体由一容器密封，该容器的两端直接无间隙对接于相邻器件，或者，该容器的两端密封且距离相邻器件还有一段自由空间。

进一步地，还可以在泵浦单元10和耦合单元20之间设置准直聚焦单元60。

在输出方面，优选在共程光路上设置输出单元50，具体可以包括一输出镜504，当第一频率激光和第二频率激光同向传输时，可以通过该输出镜504输出。若第一频率激光和第二频率激光反向传输时，也可以在输出镜504输出。还可以在输出镜504的一个输出方向设置棱镜505，在该输出镜504的另一输出方向设置半反半透镜506，第一频率激光经过该棱镜505反射至半反半透镜506，第二频率激光由输出镜504直接向半反半透镜506输出，两束激光于半反半透镜506处同方向输出，待使用时进行分离。

当然，以上输出方式仅是优选方案，也可以在第一偏振段401和第二偏振段402上设置输出单元50。

与上述实施例一相同地，还可以在第一偏振段401和第二偏振段402上各设一隔离器90，或者当第一频率激光和第二频率激光同向传输时，于共程光路段上设置隔离器90。

进一步地，还可以如实施例一在第一偏振段401和第二偏振段402上各设置一单纵模单元110，或者在共程光路段设置一单纵模单元110。

进一步地，还可以如实施例一在第一偏振段401或者第二偏振段402上设置可调衰减单元100。或者在第一偏振段401和第二偏振段402上各设置一可调衰减单元100。

实施例三：

如图4，在本发明第三实施例中，双频光源装置具有上述基本结构，即：泵浦单元10、耦合单元20、谐振腔单元、增益介质30和输出单元50，本实施例不进行重复说明。在本实施例中，共程光路段和非共程光路段形成环形的谐振腔单元，且采用自由空间和光纤混合传输。即，本发明第三实施例提供的双频光源装置与实施例一提供的双频光源装置不同的是，使第一偏振段401和第二偏振段402分别通过第五光纤806和第六光纤807传输，使共程光路段通过自由空间传输，增益介质30可以为独立的增益器件；或者增益介质30采用增益气体，该增益气体由一容器密封，该容器的两端直接无间隙对接于相邻器件，或者该容器的两端密封且距离相邻器件还有一段自由空间。或者，使第一偏振段401和第二偏振段402分别通过自由空间传输，使共程光路段通过光纤传输。当共程光路段采用自由空间传输时，耦合单元20优选采用双色镜，并增加若干个反射镜120与该双色镜形成环形光路。当共程光路段采用光纤传输时，耦合单元20可以采用波分复用器，并在第一偏振段401和第二偏振段402中增加若干反射镜120以形成两条独立光路。

关于输出方面，当共程光路段为自由空间传输时，输出单元50可以设置于共程光路段，其结构同实施例二所述，本实施例不再赘述。输出单元50也可以设置于第一偏振段401和第二偏振段402，具体地，在第一偏振段401设置第一输出单元501，在第二偏振段402设置第二输出单元502。当共程光路段为光纤传输时，输出单元50优选设置在共程光路段，采用一个单向或双向输出单元即可。

同上述实施例一所示，该双频光源装置还可以在适当位置设置隔离器90、可调衰减单元和单纵模单元，其设置位置和工作原理如实施例一或二所示，具体不再赘述。

实施例四：

如图5，在本发明第四实施例中，双频光源装置具有上述基本结构，即：泵浦单元10、耦合单元20、谐振腔单元、增益介质30和输出单元50，本实施例不进行重复说明。在本实施例中，共程光路段和非共程光路段形成线形的谐振腔单元，即直腔结构。且传输媒介为全光纤，增益介质30采用独立增益器件或者与共程光路段的光纤合二为一。其中，共程光路段包括第一共程段和第二共程段，泵浦单元10、耦合单元20、第一共程段、非共程光路段、第二共程段和输出单元50依序设置，增益介质30设置于第一共程段或者第二共程段，第一共程段通过第一偏振分光单元701连接第一偏振段401的一端和第二偏振段402的一端，第二共程段通过第二偏振分光单元702连接第一偏振段401的另一端和第二偏振段402的另一端。耦合单元20、第一共程段、第一偏振段401、第二共程段和输出单元50或腔镜形成直腔型的第一谐振腔，耦合单元20、第一共程段、第二偏振段402、第二共程段和输出单元50或腔镜形成直腔型的第二谐振腔。

进一步地，上述第一共程段采用第七光纤808，增益介质30设置于第七光纤808上，上述第二共程段采用第八光纤809，非共程光路段的第一偏振段401采用第九光纤810，第二偏振段402采用第十光纤811，第九光纤810和第十光纤811的一端通过第一偏振分光单元701连接于第七光纤808，第九光纤810和第十光纤811的另一端通过第二偏振分光单元702连接于第八光纤809。

在本实施例中，第一偏振分光单元701和第二偏振分光单元702将S光反射至第九光纤810，将P光透射至第十光纤811。

在图5所示的双频光源装置中，在第八光纤809末端设置输出单元50，S光和P光分别在第一谐振腔和第二谐振腔振荡形成激光，输出单元50兼作腔镜和输出。

在另一实施例中，如图6，可以在第九光纤810和第十光纤811上分别设置第一输出单元501和第二输出单元502，此时需要在第八光纤的末端设置腔镜140，如图6。

在本实施例中，还可以在第七光纤808或者第八光纤809上设置单纵模单元110，或者在第九光纤810和第十光纤811上各设一单纵模单元110。

在本实施例中，还可以在第九光纤810或者第十光纤811上设置可调衰减单元100，或者在第九光纤810和第十光纤811上各设一可调衰减单元100。

实施例五：

如图7，在本发明第五实施例中，双频光源装置具有上述基本结构，即：泵浦单元10、耦合单元20、谐振腔单元、增益介质30和输出单元50，本实施例不进行重复说明。在本实施例中，共程光路段和非共程光路段形成线形的谐振腔单元，即直腔结构。其中，共程光路段仅包括第三共程段130，泵浦单元10、耦合单元20、第三共程段130、非共程光路段和输出单元50依序设置，输出单元50包括第一输出单元501和第二输出单元502，第一输出单元501设置于第一偏振段401的端部，第二输出单元502设置于第二偏振段402的端部。增益介质30设置于第三共程段130，第三共程段130通过第三偏振分光单元703连接第一偏振段401的一端和第二偏振段402的一端。耦合单元20、第三共程段130、第一偏振段401和第一输出单元501构成第一谐振腔，耦合单元20、第三共程段130、第二偏振段402和第二输出单元502构成第二谐振腔。通过第三偏振分光单元703可使S光在第一谐振腔中传输，使P光在第二谐振腔中传输。

进一步地，上述第三共程段130、第一偏振段401和第二偏振段402均采用光纤作为传输媒介，或者均采用自由空间作为传输媒介，或者采用光纤和自由空间混合传输。当第三共程段130采用光纤传输时，增益介质30采用独立增益器件或者与第三共程段130的光纤合二为一。当第三共程段130采用自由空间传输时，增益介质30可采用独立增益器件；或者采用增益气体，该增益气体由一容器密封，该容器的两端直接无间隙对接于相邻器件，或者该容器的两端密封且距离相邻器件还有一段自由空间。

在本实施例中，还可以在第一偏振段401和第二偏振段402上设置单纵模单元110，或者在第三共程段130上设一单纵模单元110。

在本实施例中，还可以在第一偏振段401和第二偏振段402上设置可调衰减单元100，或者，在第一偏振段401或第二偏振段402设一可调衰减单元100。

实施例六：

如图8，在本发明第六实施例中，双频光源装置具有上述基本结构，即：泵浦单元10、耦合单元20、谐振腔单元、增益介质30和输出单元50，本实施例不进行重复说明。在本实施例中，共程光路段和非共程光路段形成线形的谐振腔单元，即直腔结构，且传输媒介为自由空间。增益介质30采用独立增益器件；或者增益介质30采用增益气体，该增益气体由一容器密封，该容器的两端直接无间隙对接于相邻器件，或者该容器的两端密封且距离相邻器件还有一段自由空间。具体地，本实施例与实施例四提供的双频光源装置类似，其共程光路段包括第一共程段和第二共程段，耦合单元20、第一共程段、非共程光路段、第二共程段和输出单元50依序设置，增益介质30设置于第一共程段或者第二共程段，第一共程段通过第一偏振分光单元701连接第一偏振段401的一端和第二偏振段402的一端，第二共程段通过第二偏振分光单元702连接第一偏振段401的另一端和第二偏振段402的另一端。耦合单元20、第一共程段、第一偏振段401、第二共程段和输出单元50形成直腔型的第一谐振腔，耦合单元20、第一共程段、第二偏振段402、第二共程段和输出单元50形成直腔型的第二谐振腔。区别在于，第一共程段、非共程光路段和第二共程段均采用自由空间传输，即可通过空气传输，而不需采用光纤。在本实施例中，需增加若干反射镜120，使第一偏振分光单元701和第二偏振分光单元702反射的S光按照一定的路径传输。输出单元50优选设置于第二偏振分光单元702的输出方向。

同样地，本实施例也可以在第一偏振段401和第二偏振段402上设置单纵模单元110，或者在第一共程段或第二共程段上设一单纵模单元110。

还可以在第一偏振段401和第二偏振段402上设置可调衰减单元100，或者，在第一偏振段401或第二偏振段402设一可调衰减单元100。

实施例七：

如图9，在本发明第七实施例中，双频光源装置具有上述基本结构，即：泵浦单元10、耦合单元20、谐振腔单元、增益介质30和输出单元50，本实施例不进行重复说明。在本实施例中，共程光路段和非共程光路段形成线形的谐振腔单元，即直腔结构，且传输媒介为自由空间和光纤的组合。具体地，本实施例与实施例四提供的双频光源装置类似，其共程光路段包括第一共程段和第二共程段，耦合单元20、第一共程段、非共程光路段、第二共程段和输出单元50依序设置，增益介质30设置于第一共程段或者第二共程段，第一共程段通过第一偏振分光单元701连接第一偏振段401的一端和第二偏振段402的一端，第二共程段通过第二偏振分光单元702连接第一偏振段401的另一端和第二偏振段402的另一端。耦合单元20、第一共程段、第一偏振段401、第二共程段和输出单元50形成直腔型的第一谐振腔，耦合单元20、第一共程段、第二偏振段402、第二共程段和输出单元50形成直腔型的第二谐振腔。区别在于，第一共程段和第二共程段均采用自由空间传输，即可通过空气传输，而不需采用光纤，增益介质30为设置在第一共程段或第二共程段的增益器件。或者增益介质30采用增益气体，该增益气体由一容器密封，该容器的两端直接无间隙对接于相邻器件，或者该容器的两端密封且距离相邻器件还有一段自由空间。第一偏振段401和第二偏振段402采用光纤传输。输出单元50优选设置于第二偏振分光单元702的输出方向，当然也可以在第一偏振段401和第二偏振段402各设置一个输出单元50。

在另一实施例中，还可以将第一共程段和第二共程段的传输媒介设为光纤，增益介质30与第一共程段或第二共程段的光纤合二为一，或者采用独立增益器件。

将第一偏振段401和第二偏振段402的传输媒介设为自由空间。输出单元50优选设置于第一共程段或第二共程段。

同样地，本实施例也可以在第一偏振段401和第二偏振段402上设置单纵模单元110，或者在第一共程段或第二共程段上设一单纵模单元110。

还可以在第一偏振段401和第二偏振段402上设置可调衰减单元100，或者，在第一偏振段401或第二偏振段402设一可调衰减单元100。

本发明实施例提供的双频光源装置采用特殊的谐振腔单元，即两个谐振腔共用相同泵浦单元10和增益介质30，即能够获得不同频率激光，又可采用该双频激光进行外差干涉。与传统的双频光源装置相比，其频率调节容易，调节范围大，且抗干扰性强。

如上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双频光源装置，其特征在于，包括泵浦单元、谐振腔单元以及用于将所述泵浦单元发出的泵浦光耦合至所述谐振腔单元的耦合单元；所述谐振腔单元包括共程光路段和非共程光路段，所述共程光路段设有增益介质，所述非共程光路段包括独立传输且光程不同的第一偏振段和第二偏振段，所述第一偏振段和第二偏振段传输的激光偏振方向不同；所述共程光路段和所述第一偏振段构成第一谐振腔，所述共程光路段和所述第二偏振段构成第二谐振腔；所述双频光源装置还包括用于将所述第一谐振腔产生的第一频率激光和所述第二谐振腔产生的第二频率激光输出的输出单元。

2.如权利要求1所述的双频光源装置，其特征在于，所述共程光路段和非共程光路段形成环形的谐振腔单元，所述共程光路段包括位于所述非共程光路段一侧的第一共程段和位于所述非共程光路段另一侧的第二共程段，所述第一共程段通过第一偏振分光单元连接所述第一偏振段的一端和第二偏振段的一端，所述第二共程段通过第二偏振分光单元连接所述第一偏振段的另一端和第二偏振段的另一端，所述增益介质发出的光经所述第一谐振腔形成所述第一频率激光，所述增益介质发出的光经所述第二谐振腔形成所述第二频率激光。

3.如权利要求1所述的双频光源装置，其特征在于，所述共程光路段和非共程光路段形成线形的谐振腔单元，所述共程光路段包括第一共程段和第二共程段，所述耦合单元、所述第一共程段、所述非共程光路段、所述第二共程段和所述输出单元依序设置，所述增益介质设置于所述第一共程段和/或第二共程段，所述第一共程段通过第一偏振分光单元连接所述第一偏振段的一端和第二偏振段的一端，所述第二共程段通过第二偏振分光单元连接所述第一偏振段的另一端和第二偏振段的另一端。

4.如权利要求1所述的双频光源装置，其特征在于，所述共程光路段和非共程光路段形成线形的谐振腔单元，所述共程光路段包括第三共程段，所述耦合单元、所述第三共程段、所述非共程光路段和所述输出单元依序设置，所述增益介质设置于所述第三共程段，所述第三共程段通过第三偏振分光单元连接所述第一偏振段和第二偏振段。

5.如权利要求1所述的双频光源装置，其特征在于，所述输出单元设置于所述共程光路段；

或者，所述输出单元包括设置于所述第一偏振段的第一输出单元和设置于所述第二偏振段的第二输出单元。

6.如权利要求1所述的双频光源装置，其特征在于，在所述共程光路段设有一单纵模单元，或者在所述第一偏振段和第二偏振段各设有一单纵模单元。

7.如权利要求1所述的双频光源装置，其特征在于，在所述第一偏振段和/或第二偏振段设有可调衰减单元。

8.如权利要求1～7任一项所述的双频光源装置，其特征在于，所述共程光路段、第一偏振段及第二偏振段的传输媒介均为光纤。

9.如权利要求1～7任一项所述的双频光源装置，其特征在于，所述共程光路段、第一偏振段及第二偏振段的传输媒介均为自由空间。

10.如权利要求1～7任一项所述的双频光源装置，其特征在于，所述共程光路段的传输媒介为自由空间，所述第一偏振段及第二偏振段的传输媒介为光纤；或者，所述共程光路段的传输媒介为光纤，所述第一偏振段及第二偏振段的传输媒介为自由空间。