CN108233162A - 一种提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置。所述装置包括单频光纤激光器谐振腔、单模半导体泵浦光源、波分复用器、导光模块、光耦合器、延时模块、以及光可调衰减器。单频光纤激光器谐振腔输出的激光通过导光模块到达光耦合器，通过光耦合器抽取一部分光，这部分光经过延时模块以及光可调衰减器调节光功率后，由导光模块重新注入单频光纤激光器谐振腔内，形成了光的自注入，对单频光纤激光器谐振腔内激光的性能进行优化，从而提高了相干光测量结果的信噪比。该发明以一种简单实用的方式提高了单频光纤激光在相干光测试的信噪比，在高精度激光测量、光纤传感以及相干光通信等方面有着广泛的应用前景与巨大价值。
Description
技术领域
本发明涉及光纤激光器在相干光探测信噪比优化领域，具体涉及一种提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置。
背景技术
由于探测能力强、转换增益高、稳定性及可靠性高等优势，相干光探测技术在现代诸多领域如激光雷达、高精度光谱分析以及相干通信等有着广泛的应用。相比较于其他相干光源，光纤激光器因其抽运阈值功率低、转换效率高、输出激光波长多、可调谐范围宽、耦合效率高（与现有光纤通信系统和光纤传感系统完全兼容）、结构紧凑、成本低廉等优点，在相干光应用领域有着广泛前景与巨大价值。
然而，在连续抽运光纤激光器中，某些频段内激光的输出光强会随着时间变化发生阻尼振荡，称之为弛豫振荡，在光纤激光器中，弛豫振荡通常出现在中低频段，也是激光器的一个主要噪声来源。弛豫振荡引起输出激光功率上的不稳定，会对输出的激光信号产生强度调制，这导致它在相干探测的结果中将以旁瓣的形式出现在信号峰的两侧，成为探测结果的主要噪声来源，极大的降低了相干光探测结果的信噪比。这不利于相干探测系统对于弱小信号的探测，减小了系统的探测范围以及探测的灵敏度。一般情况下，使用滤波模块可以将该噪声信号滤除，
但是该模块结构复杂，设计难度较高，并且可能会引入其它频段的噪声。
因此，提出一种简单有效的方法，以减少对相干光源进行优化，增大其在相干探测领域的信噪比，具有十分重要的意义。
值得一提的是，弛豫振荡对于激光信号的调制，是在单频光纤激光器谐振腔内完成的，所以尽管通过在单频光纤激光器谐振腔外对弛豫振荡抑制的手段，比如光电反馈或者非线性放大效应等，可以将弛豫振荡的强度降低甚至消除，但是将其用于相干探测领域时，仍然会有弛豫振荡引入的噪声信号。所以，只能在单频光纤激光器谐振腔内便开始降低弛豫振荡的影响。
发明内容
本发明以自注入的方式，通过调节延时模块以及光可调衰减器，在单频光纤激光器谐振腔内对激光的弛豫振荡进行抑制，从而提高了输出激光在相干探测结果的信噪比。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置，其包括单频光纤激光器谐振腔、波分复用器、单模半导体泵浦光源、导光模块、光耦合器、延时模块、以及光可调衰减器。各部件的结构关系是：单频光纤激光器谐振腔与波分复用器的公共端连接，波分复用器的泵浦端与单模半导体泵浦光源连接，波分复用器的信号端与导光模块的第一端口连接，导光模块的第二端口与光耦合器的输入端连接，光耦合器的输出小端与延时模块连接，延时模块的输出端与光可调衰减器的输入端连接，光可调衰减器的输出端与导光模块的第三端口连接，光耦合器的输出大端作为信噪比优化后的激光输出端。
进一步地，所述的单频光纤激光器谐振腔输出激光为任意波长、任意偏振态的单频激光。
进一步地，所述的导光模块包括但不限于光纤环形器或者光耦合器。
进一步地，所述的延时模块用于延迟信号光返回单频光纤激光器谐振腔的时间，具体器件包括但不限于光纤、光纤拉伸器或高折射率（大于1.5）光传输介质等。
进一步地，将导光模块、光耦合器、延时模块、光可调衰减器可视为光注入系统，而光注入系统具体工作方式包括但不限于：单频光纤激光器谐振腔的输出激光经过导光模块后，由光耦合器分成两部分，其中功率较大的一端作为输出端，功率较小的一端连接到延时模块，再经过光可调衰减器调节光功率大小，由导光模块重新注入到单频光纤激光器谐振腔内。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：通过一种简单方便的结构，在单频光纤激光器谐振腔内对光纤激光的弛豫振荡进行抑制，提高了光纤激光在相干光探测的信噪比。
附图说明
图1为本发明：一种提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置的示意图。
图中：1—单频光纤激光器谐振腔、2—波分复用器、3—单模半导体泵浦光源、4—光环形器、5—光耦合器、6—光纤延迟线、7—光可调衰减器。
具体实施方式
下面结合附图和具体例子对本发明的具体实施方式作进一步描述，需要说明的是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
图1为实施例1的提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置示意图。
本例中利用980nm单模半导体激光器作为单模半导体泵浦光源3，通过980/1550nm的波分复用器2实现对单频光纤激光器谐振腔1进行后向泵浦。单频光纤激光器谐振腔1为单频光纤分布布拉格反射式谐振腔，其输出激光中心波长为1550nm。波分复用器2输出的激光从光环形器4的第二端口输入，从第三端口输出到分光比为10：90的光耦合器5。光耦合器5将90%的信号光作为输出信号，10%的信号光经过长度为2m的普通单模光纤，该光纤在光路中作为光纤延迟线6使用。经过光纤延迟线6后，通过光可调衰减器7将光功率衰减至2mW，从光环形器4的第一端口输入，通过光环形器4的第二端口重新注入至单频光纤激光器谐振腔1中。
光环形器、光耦合器、光纤延长线、光可调衰减器组成的光注入系统，使系统形成了循环结构，注入单频光纤激光器谐振腔中的信号光，以自适应的方式，不断对单频光纤激光器谐振腔1的工作状态进行调整，并且在短时间内便达到了稳定。同时，延长了系统中的光子寿命，有效地降低弛豫振荡噪声，抑制了弛豫振荡对输出信号的调制作用，同时提高了输出激光的频率稳定性，从而使输出光在相干探测的过程中信噪比得到极大程度地提高。
Claims (5)
1.一种提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置，其特征在于包括单频光纤激光谐振腔（1）、波分复用器（2）、单模半导体泵浦光源（3）、导光模块（4）、光耦合器（5）、延时模块（6）、以及光可调衰减器（7）；光纤谐振腔（1）与波分复用器（2）的公共端连接，波分复用器（2）的泵浦端与单模半导体泵浦光源（3）连接，波分复用器（2）的信号端与导光模块（4）的第一端口连接，导光模块（4）的第二端口与光耦合器（5）的输入端连接，光耦合器（5）的一个输出端与延时模块（6）连接，延时模块（6）的输出端与光可调衰减器（7）的输入端连接，光可调衰减器（7）的输出端与导光模块（4）的第三端口连接，光耦合器（5）的另一个输出端作为信噪比优化后的激光输出端。
2.根据权利要求1所述的一种提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置，其特征在于：所述的单频光纤激光谐振腔（1）输出激光为任意波长、任意偏振态的单频激光。
3.根据权利要求1所述的一种提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置，其特征在于：所述导光模块为光纤环形器或者光耦合器。
4.根据权利要求1所述的一种提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置，其特征在于：延时模块（6）用于增加信号光返回单频光纤激光器谐振腔的时间，具体器件包括但不限于普通光纤、光纤拉伸器或高折射率光传输介质。
5.根据权利要求1所述的一种提高单频光纤激光在相干光测试中信噪比的装置，其特征在于：由所述导光模块（4）、光耦合器（5）、延时模块（6）、光可调衰减器（7）组成光注入系统，光注入系统具体工作方式包括但不限于：单频光纤激光器谐振腔的输出激光经过导光模块（4）后，由光耦合器（5）分成两部分，其中一端作为输出端，一端连接到延时模块（6），再经过光可调衰减器（7）调节光功率大小，由导光模块（4）重新注入到单频光纤激光器谐振腔（1）内。
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