CN114152408B - 一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频装置及方法，属于激光频率测量技术领域，本发明装置包括被测激光器、第一耦合器、单边带调制器、光纤放大器、第一偏振控制器、环形器、单模光纤、隔离器、飞秒光梳、第二偏振控制器、第二耦合器以及光电探测器；本发明利用受激布里渊散射的窄带滤波和增益放大效应，实现了飞秒光梳单根梳齿的放大和提取，拍频信号的信噪比大幅提高；放大提取出的梳齿频率仅与被测激光的频率有关，拍频装置具有极高的灵活性，可以满足宽波长范围内不同激光频率的测量需求。
Description
技术领域
本发明属于激光频率测量技术领域，具体涉及一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频装置及方法。
背景技术
飞秒光梳在高精度激光频率测量中有着重要的应用，通过被测激光器的输出光与飞秒光梳的梳齿进行拍频，可以精确计算得到被测激光器的频率。在此过程中，由于飞秒光梳的输出光谱中有数百万根梳齿，这些梳齿理论上都会与被测激光频率发生拍频，从而产生大量的噪声叠加在拍频信号上，降低了拍频信噪比。对于全光纤结构的飞秒光梳拍频装置，目前常用的做法是使用窄带光纤滤波器对飞秒光梳的输出光谱进行滤波，只保留包含被测激光频率在内的窄带范围的飞秒光梳梳齿，极大地降低了拍频噪声。但该方法最大的缺点在于窄带光纤滤波器只能工作在某一特定的波长点下，不同激光器频率的测量需要使用不同工作波长的光纤滤波器。也可以使用工作波长可调谐的窄带光纤滤波器，但波长调谐范围一般很小，而且价格昂贵。
现有技术方案的缺点在于使用窄带光纤滤波器对飞秒光梳的输出光谱进行滤波，只保留包含被测激光频率在内的窄带范围的飞秒光梳梳齿，极大地降低了拍频噪声。但该方法最大的缺点在于窄带光纤滤波器只能工作在某一特定的波长点下，不同激光器频率的测量需要使用不同工作波长的光纤滤波器。也可以使用工作波长可调谐的窄带光纤滤波器，但波长调谐范围一般很小，而且价格昂贵。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频装置及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频装置，包括被测激光器、第一耦合器、单边带调制器、光纤放大器、第一偏振控制器、环形器、单模光纤、隔离器、飞秒光梳、第二偏振控制器、第二耦合器以及光电探测器；
被测激光器，被配置为用于利用自身的输出信号，一路作为泵浦光，通过受激布里渊散射效应对飞秒光梳的某一根梳齿进行放大和提取，另一路作为探测光，与放大提取出的飞秒光梳的某一根梳齿进行拍频，实现高信噪比的拍频信号输出；
第一耦合器，被配置为用于将被测激光器的输出光分为两路，一路作为泵浦光，另一路作为探测光；
单边带调制器，被配置为用于对泵浦光进行单边带移频；
光纤放大器，被配置为用于对泵浦光进行放大；
第一偏振控制器，被配置为用于控制泵浦光的偏振态；
环形器，被配置为用于分离经受激布里渊放大后提取出的飞秒光梳梳齿；
单模光纤，被配置为用于作为产生受激布里渊放大效应的介质；
隔离器，被配置为用于阻止光路中的反射光进入飞秒光梳；
飞秒光梳，被配置为用于产生激光频率梳信号；
第二偏振控制器，被配置为用于控制探测光的偏振态；
第二耦合器，被配置为用于产生拍频信号；
光电探测器，被配置为用于探测拍频信号；
被测激光器的输出光经第一耦合器分为两路，一路作为泵浦光，经单边带调制器后进行单边带移频，频移量与所用单模光纤的布里渊频移相对应；单边带移频的泵浦光经光纤放大器后，通过第一偏振控制器进入环形器的第一端口；飞秒光梳的输出信号经隔离器后，通过一段单模光纤进入环形器的第二端口，与泵浦光相遇发生受激布里渊散射效应，使得飞秒光梳输出信号中与被测激光频率相近的某一根梳齿被放大，然后由环形器的第三端口输出，进入第二耦合器；第一耦合器输出的另一路光作为探测光，经过第二偏振控制器后，进入第二耦合器，与放大提取出的飞秒光梳的某一根梳齿进行拍频，拍频信号由光电探测器接收。
此外，本发明还提到一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频方法，该方法采用如上所述的一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频装置，具体包括如下步骤：
步骤1：被测激光器的输出光进入第一耦合器，经第一耦合器分为两路，一路作为泵浦光，另一路作为探测光；
步骤2：泵浦光经单边带调制器后进行单边带移频，频移量与所用单模光纤的布里渊频移相对应；
步骤3：单边带移频的泵浦光经光纤放大器后，通过第一偏振控制器后进入环形器的第一端口；
步骤4：飞秒光梳的输出信号经隔离器后，通过一段单模光纤进入环形器的第二端口，与泵浦光相遇发生受激布里渊散射效应，使得飞秒光梳输出信号中与被测激光频率相近的某一根梳齿被放大，然后由环形器的第三端口输出，进入第二耦合器；
步骤5：探测光经过第二偏振控制器后，进入第二耦合器，与放大提取出的飞秒光梳的某一根梳齿进行拍频，拍频信号由光电探测器接收。
本发明所带来的有益技术效果：
1、利用受激布里渊散射的窄带滤波和增益放大效应，实现了飞秒光梳单根梳齿的放大和提取，拍频信号的信噪比大幅提高。
2、放大提取出的梳齿频率仅与被测激光的频率有关，拍频装置具有极高的灵活性，可以满足宽波长范围内不同激光频率的测量需求。
附图说明
图1为本发明公开的基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1：
如图1所示，一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频装置，包括被测激光器、第一耦合器、单边带调制器、光纤放大器、第一偏振控制器、环形器、单模光纤、隔离器、飞秒光梳、第二偏振控制器、第二耦合器以及光电探测器；
被测激光器，被配置为用于利用自身的输出信号，一路作为泵浦光，通过受激布里渊散射效应对飞秒光梳的某一根梳齿进行放大和提取，另一路作为探测光，与放大提取出的飞秒光梳的某一根梳齿进行拍频，实现高信噪比的拍频信号输出；
第一耦合器，被配置为用于将被测激光器的输出光分为两路，一路作为泵浦光，另一路作为探测光；
单边带调制器，被配置为用于对泵浦光进行单边带移频；
光纤放大器，被配置为用于对泵浦光进行放大；
第一偏振控制器，被配置为用于控制泵浦光的偏振态；
环形器，被配置为用于分离经受激布里渊放大后提取出的飞秒光梳梳齿；
单模光纤，被配置为用于作为产生受激布里渊放大效应的介质；
隔离器，被配置为用于阻止光路中的反射光进入飞秒光梳；
飞秒光梳，被配置为用于产生激光频率梳信号；
第二偏振控制器，被配置为用于控制探测光的偏振态；
第二耦合器，被配置为用于产生拍频信号；
光电探测器，被配置为用于探测拍频信号；
被测激光器的输出光经第一耦合器分为两路，一路作为泵浦光，经单边带调制器后进行单边带移频，频移量与所用单模光纤的布里渊频移相对应；单边带移频的泵浦光经光纤放大器后，通过第一偏振控制器进入环形器的第一端口；飞秒光梳的输出信号经隔离器后，通过一段单模光纤进入环形器的第二端口，与泵浦光相遇发生受激布里渊散射效应，使得飞秒光梳输出信号中与被测激光频率相近的某一根梳齿被放大，然后由环形器的第三端口输出，进入第二耦合器；第一耦合器输出的另一路光作为探测光，经过第二偏振控制器后，进入第二耦合器，与放大提取出的飞秒光梳的某一根梳齿进行拍频，拍频信号由光电探测器接收。
实施例2：
在上述实施例1的基础上，本发明还提到一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频方法，具体包括如下步骤：
步骤1：被测激光器的输出光进入第一耦合器，经第一耦合器分为两路，一路作为泵浦光，另一路作为探测光；
步骤2：泵浦光经单边带调制器后进行单边带移频，频移量与所用单模光纤的布里渊频移相对应；
步骤3：单边带移频的泵浦光经光纤放大器后，通过第一偏振控制器后进入环形器的第一端口；
步骤4：飞秒光梳的输出信号经隔离器后，通过一段单模光纤进入环形器的第二端口，与泵浦光相遇发生受激布里渊散射效应，使得飞秒光梳输出信号中与被测激光频率相近的某一根梳齿被放大，然后由环形器的第三端口输出，进入第二耦合器；
步骤5：探测光经过第二偏振控制器后，进入第二耦合器，与放大提取出的飞秒光梳的某一根梳齿进行拍频，拍频信号由光电探测器接收。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频装置，其特征在于：包括被测激光器、第一耦合器、单边带调制器、光纤放大器、第一偏振控制器、环形器、单模光纤、隔离器、飞秒光梳、第二偏振控制器、第二耦合器以及光电探测器；
被测激光器，被配置为用于利用自身的输出信号，一路作为泵浦光，通过受激布里渊散射效应对飞秒光梳的某一根梳齿进行放大和提取，另一路作为探测光，与放大提取出的飞秒光梳的某一根梳齿进行拍频，实现高信噪比的拍频信号输出；
第一耦合器，被配置为用于将被测激光器的输出光分为两路，一路作为泵浦光，另一路作为探测光；
单边带调制器，被配置为用于对泵浦光进行单边带移频；
光纤放大器，被配置为用于对泵浦光进行放大；
第一偏振控制器，被配置为用于控制泵浦光的偏振态；
环形器，被配置为用于分离经受激布里渊放大后提取出的飞秒光梳梳齿；
单模光纤，被配置为用于作为产生受激布里渊放大效应的介质；
隔离器，被配置为用于阻止光路中的反射光进入飞秒光梳；
飞秒光梳，被配置为用于产生激光频率梳信号；
第二偏振控制器，被配置为用于控制探测光的偏振态；
第二耦合器，被配置为用于产生拍频信号；
光电探测器，被配置为用于探测拍频信号；
被测激光器的输出光经第一耦合器分为两路，一路作为泵浦光，经单边带调制器后进行单边带移频，频移量与所用单模光纤的布里渊频移相对应；单边带移频的泵浦光经光纤放大器后，通过第一偏振控制器进入环形器的第一端口；飞秒光梳的输出信号经隔离器后，通过一段单模光纤进入环形器的第二端口，与泵浦光相遇发生受激布里渊散射效应，使得飞秒光梳输出信号中与被测激光频率相近的某一根梳齿被放大，然后由环形器的第三端口输出，进入第二耦合器；第一耦合器输出的另一路光作为探测光，经过第二偏振控制器后，进入第二耦合器，与放大提取出的飞秒光梳的某一根梳齿进行拍频，拍频信号由光电探测器接收。
2.一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种基于受激布里渊放大的飞秒光梳拍频装置，具体包括如下步骤：
步骤1：被测激光器的输出光进入第一耦合器，经第一耦合器分为两路，一路作为泵浦光，另一路作为探测光；
步骤2：泵浦光经单边带调制器后进行单边带移频，频移量与所用单模光纤的布里渊频移相对应；
步骤3：单边带移频的泵浦光经光纤放大器后，通过第一偏振控制器后进入环形器的第一端口；
步骤4：飞秒光梳的输出信号经隔离器后，通过一段单模光纤进入环形器的第二端口，与泵浦光相遇发生受激布里渊散射效应，使得飞秒光梳输出信号中与被测激光频率相近的某一根梳齿被放大，然后由环形器的第三端口输出，进入第二耦合器；
步骤5：探测光经过第二偏振控制器后，进入第二耦合器，与放大提取出的飞秒光梳的某一根梳齿进行拍频，拍频信号由光电探测器接收。
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