CN109283707A - 光纤声光移频器的移频量倍增装置 - Google Patents

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陈晓
李世光
马秀华
刘继桥
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Abstract

一种光纤声光移频器的移频量倍增装置，包括：光输入接口、第一光纤隔离器、第一2×1熔融光纤耦合器、光纤声光移频器、第二2×1熔融光纤耦合器、第二光纤隔离器、射频发生器和光输出接口；待移频激光依次经过光输入接口、第一光纤隔离器、第一2×1熔融光纤隔离器的第一端口、光纤声光移频器之后，得到第一次移频；第一次移频后的光经过第二2×1熔融光纤耦合器和第二光纤隔离器之后，又从第二2×1熔融光纤耦合器的第三端口入射到光纤声光移频器中，从而得到第二次移频；最终得到两次移频的光通过第一2×1熔融光纤耦合器的第二端口和光输出接口输出。本发明让待移频光两次经过同一个光纤声光移频器，从而能够提供两倍于其自身工作频率的移频量，本发明具有结构简单、成本低的优点。

Description

光纤声光移频器的移频量倍增装置
技术领域
本发明属于光电子领域，具体涉及一种光纤声光移频器的移频量倍增装置。
背景技术
大移频量的声光移频器在激光脉冲外差检测中有非常重要的应用。但声光移频器的移频量受限于所使用的声光晶体和射频发生器提供的射频驱动信号，实际应用中所需的移频量越大，相应的使用成本就越高。以目前市面上所售的200MHz光纤声光移频器和400MHz光纤声光移频器为例，一个400MHz光纤声光移频器及配套的射频发生器的价格要明显高于两个200MHz光纤声光移频器及配套的射频发生器的价格，而它们能实现的移频效果却没有区别。将多个声光移频器串联可以在一定程度上降低使用成本，但也会增加有源器件即射频发生器的使用，从而提高系统的复杂度。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种使光纤声光移频器的移频量倍增的装置，该装置使一个光纤声光移频器提供两倍于其自身工作频率的移频量，而且不会增加有源器件的使用，成本也更低。
本发明的具体技术方案如下：
一种光纤声光移频器的移频量倍增装置，包括光纤声光移频器，其特点是还包括光输入接口、第一光纤隔离器、第一2×1熔融光纤耦合器、光纤声光移频器、第二2×1熔融光纤耦合器、第二光纤隔离器、射频发生器和光输出接口，所述的待移频光源输出的激光从所述光输出接口输入，依次经过所述的第一光纤隔离器、第一2×1熔融光纤耦合器的第一端口并从第一2×1熔融光纤耦合器的第三端口入射到所述光纤声光移频器中，从而得到第一次移频；第一次移频后的光从第二2×1熔融光纤耦合器的第三端口入射，经过第二光纤隔离器之后，又从第二2×1熔融光纤耦合器的第三端口出射，并且第二次经过光纤声光移频器，从而得到第二次移频；最终得到两次移频的光通过第一2×1熔融光纤耦合器的第二端口和所述的光输出接口输出；所述的射频发生器与所述的光纤声光移频器的射频输入端相连。
所述第一光纤隔离器、第一2×1熔融光纤耦合器、光纤声光移频器、第二2×1熔融光纤耦合器、第二光纤隔离器中的光纤均为单模保偏光纤。
所述第一2×1熔融光纤耦合器的第一端口、第二端口到第三端口的耦合效率均为50％，所述第二2×1熔融光纤耦合器的第一端口、第二端口到第三端口的耦合效率均为50％，这样的耦合效率可以使该装置对待移频激光的损耗最小。上述耦合效率偏离50％时，所述光纤声光移频器的移频量倍增装置依然有效，但损耗会相对增大，效果不是最佳。
所述光输入接口和光输出接口均为光纤法兰盘，可供多个待移频光源共同使用。
所述第一光纤隔离器用于防止从第二2×1熔融光纤耦合器返回的光对待移频光源造成损伤。
当待移频光为纳秒脉冲光时，所述第二2×1熔融光纤耦合器的第三端口的光纤长度可以适当延长，将移频后的光和光纤声光移频器的反射光分开，从而获得更好的移频效果。
本发明的有益效果在于：
本发明的光纤声光移频器能够提供两倍于其自身工作频率的移频量，移频效果与两个相同的光纤声光移频器串联后的移频效果相同。但相比于两个相同的光纤声光移频器的串联，本发明减少了一个有源器件即射频发生器的使用。使用射频发生器时需要考虑功耗、散热、体积等各种问题，会明显增大系统的复杂度；本发明用几个光纤无源器件来代替一个光纤声光移频器和相应的射频发生器，无需考虑功耗和散热，体积也相对较小，因此对系统复杂度的影响很小。本发明除光纤声光移频器以外，所有器件的成本要远低于一个光纤声光移频器及配套的射频发生器的成本(以目前市场价格来看，所述装置中光纤无源器件的成本还不到一个光纤声光移频器及配套的射频发生器的成本的十分之一)。因此相比于现有技术，本发明具有结构简单、成本低的优点。
附图说明
图1为本发明光纤声光移频器的移频量倍增装置的结构示意图；
图中：1-光输入接口，2-第一光纤隔离器，3-第一2×1熔融光纤耦合器，4-光纤声光移频器，5-第二2×1熔融光纤耦合器，6-第二光纤隔离器，7-射频发生器，8-光输出接口。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明光纤声光移频器的移频量倍增装置，该装置包括光纤声光移频器4，还包括光输入接口1、第一光纤隔离器2、第一2×1熔融光纤耦合器3、第二2×1熔融光纤耦合器5、第二光纤隔离器6、射频发生器7和光输出接口8；
待移频光源输出的激光从所述光输出接口1输入，依次经过所述的第一光纤隔离器2、第一2×1熔融光纤耦合器3的第一端口并从第一2×1熔融光纤耦合器3的第三端口入射到所述光纤声光移频器4中，从而得到第一次移频；第一次移频后的光从第二2×1熔融光纤耦合器5的第三端口入射，经过第二光纤隔离器6之后，又从第二2×1熔融光纤耦合器5的第三端口出射，并且第二次经过光纤声光移频器4，从而得到第二次移频；最终得到两次移频的光通过第一2×1熔融光纤耦合器3的第二端口和所述的光输出接口8输出；所述的射频发生器7与所述的光纤声光移频器4的射频输入端相连。
实施例
待移频光源输出波长为1550nm、脉冲宽度为28ns的单频激光，有一台输出相同波长的连续种子光与该待移频光源配套。待移频光通过光纤耦合镜从自由空间耦合进入光输入接口1，耦合进入光纤的单脉冲能量仅在nJ量级，不会对第一光纤隔离器2、光纤声光移频器4和光纤造成损伤。光纤声光移频器4采用的是Gooch&Housego公司的应用于1550nm波段的200MHz光纤声光移频器(T-M200-0.1C2J-3-F2P)，其正向移频特性和反向移频特性相同。第一2×1熔融光纤耦合器3、第二2×1熔融光纤耦合器5均为珠海光库科技股份有限公司的1550nm 1:1保偏光纤分束器(PMTC-55-1-50-2-L-P-1-F)，其各个分束端到合束端的耦合效率均为50％；第一光纤隔离器2、第二光纤隔离器6均为珠海光库科技股份有限公司的1550nm单模保偏光纤分束器(PMI-1-55-P-2-L-1-F)。按照图1搭建移频装置，使经过该装置移频后的光和待移频激光器的种子光发生拍频，对拍频信号进行分析，可以求出经过该装置移频后的光与待移频激光器的种子光之间的频差f1。将两个200MHz光纤声光移频器串联后对待移频光源输出的光进行移频，同样使其与待移频激光器的种子光发生拍频，可以求出经过两个200MHz光纤声光移频器移频后的光与待移频激光器的种子光之间的频差f2。f1和f2的测量结果相同，均为400MHz。
上述实验表明，由所述装置可以使待移频光获得400MHz的移频量，就移频效果而言，和两个200MHz光纤声光移频器串联的效果没有差别，但成本明显小于使用两个200MHz光纤声光移频器的成本，而且减少了一个有源器件即射频发生器的使用，因此对系统复杂度的影响更小。
以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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。

Claims (5)

1.一种光纤声光移频器的移频量倍增装置，该装置包括光纤声光移频器(4)，其特征在于：还包括光输入接口(1)、第一光纤隔离器(2)、第一2×1熔融光纤耦合器(3)、第二2×1熔融光纤耦合器(5)、第二光纤隔离器(6)、射频发生器(7)和光输出接口(8)；
待移频光源输出的激光从所述光输出接口(1)输入，依次经过所述的第一光纤隔离器(2)、第一2×1熔融光纤耦合器(3)的第一端口并从第一2×1熔融光纤耦合器(3)的第三端口入射到所述光纤声光移频器(4)中，从而得到第一次移频；第一次移频后的光从第二2×1熔融光纤耦合器(5)的第三端口入射，经过第二光纤隔离器(6)之后，又从第二2×1熔融光纤耦合器(5)的第三端口出射，并且第二次经过光纤声光移频器(4)，从而得到第二次移频；最终得到两次移频的光通过第一2×1熔融光纤耦合器(3)的第二端口和所述的光输出接口(8)输出；所述的射频发生器(7)与所述的光纤声光移频器(4)的射频输入端相连。
2.根据权利要求1所述的光纤声光移频器的移频量倍增装置，其特征在于，所述的第一光纤隔离器(2)、第一2×1熔融光纤耦合器(3)、光纤声光移频器(4)、第二2×1熔融光纤耦合器(5)、第二光纤隔离器(6)中的光纤均为单模保偏光纤。
3.根据权利要求1所述的光纤声光移频器的移频量倍增装置，其特征在于，所述光纤声光移频器(4)的正向移频特性和反向移频特性相同。
4.根据权利要求1所述的光纤声光移频器的移频量倍增装置，其特征在于，所述第一2×1熔融光纤耦合器(3)的第一端口、第二端口到第三端口的耦合效率均为50％，所述第二2×1熔融光纤耦合器(5)的第一端口、第二端口到第三端口的耦合效率均为50％。
5.根据权利要求1至4任一项所述的光纤声光移频器的移频量倍增装置，其特征在于，所述的光输入接口(1)和光输出接口(8)为光纤法兰盘。
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