CN114825009A - 一种基于单激光器的双色相干光生成系统 - Google Patents

一种基于单激光器的双色相干光生成系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114825009A
CN114825009A CN202210286050.5A CN202210286050A CN114825009A CN 114825009 A CN114825009 A CN 114825009A CN 202210286050 A CN202210286050 A CN 202210286050A CN 114825009 A CN114825009 A CN 114825009A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
coherent light
light
thin film
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210286050.5A
Other languages
English (en)
Inventor
张振伟
李春景
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Femtosecond Liusheng Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Femtosecond Liusheng Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Femtosecond Liusheng Technology Co ltd filed Critical Beijing Femtosecond Liusheng Technology Co ltd
Priority to CN202210286050.5A priority Critical patent/CN114825009A/zh
Publication of CN114825009A publication Critical patent/CN114825009A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0078—Frequency filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10061—Polarization control

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

本申请的实施例公开了一种基于单激光器的双色相干光生成系统，该系统包括：驱动电路、微波源、耦合器、激光器以及薄膜滤光片，其中，所述驱动电路用于输出电流信号；所述微波源用于输出射频信号；所述耦合器用于将所述射频信号耦合至所述电流信号，以驱动所述激光器输出频率调制的多色激光光谱；所述薄膜滤光片用于对所述多色激光光谱进行处理以生成双色相干光。本申请能够实现利用单个激光器即可生成双色相干光的目的，且该双色相干光强度以及偏振特性完全一致，具有完全相干的优点，进一步，采用单个激光器生成双色相干光能够节约成本，具有实际的应用前景。

Description

一种基于单激光器的双色相干光生成系统
技术领域
本申请涉及光学技术领域。更具体地，涉及一种基于单激光器的双色相干光生成系统。
背景技术
现有的激光器可分为单模激光器和多模激光器，其中，单模激光器输出单一波长的激光，多模激光器输出多个波长的激光。多模激光器可输出多个波长的激光，但不同波长之间并没有相干特性；单模激光器可在微波调制的情况下输出多色相干的激光光谱，但由于光谱数量比较多，在应用过程中会造成光谱背景噪声，从而无法在更高精度的原子谱线测量中应用。
现有技术中，为实现双色相干光，采用两个单模激光器通过互注入锁定的方法来实现，然而，目前还没有单个激光器可输出双色相干的激光光谱。
发明内容
为了解决上述问题中的至少一个，本申请的一个实施例提供了一种基于单激光器的双色相干光生成系统，该系统包括：驱动电路、微波源、耦合器、激光器以及薄膜滤光片，其中，
所述驱动电路用于输出电流信号；
所述微波源用于输出射频信号；
所述耦合器用于将所述射频信号耦合至所述电流信号，以驱动所述激光器输出频率调制的多色激光光谱；
所述薄膜滤光片用于对所述多色激光光谱进行处理以生成双色相干光。
在一个具体实施例中，所述薄膜滤光片包括第一透光面和第二透光面，其中，所述第一透光面与所述第二透光面平行。
在一个具体实施例中，所述薄膜滤光片还包括透光介质以及设置于所述第一透光面与所述第二透光面上的薄膜。
在一个具体实施例中，所述透光介质的介质折射率、介质厚度与所述双色相干光的透射峰间距相关。
在一个具体实施例中，所述薄膜的反射率与所述双色相干光的透射峰间距及透射峰半高宽相关。
在一个具体实施例中，所述透光介质的介质折射率、介质厚度、所述双色相干光的透射峰间距满足：
Figure BDA0003559981300000021
其中，Δf表示所述透射峰间距；c表示光在真空中的传播速度；n表示所述介质折射率；d表示所述介质厚度。
在一个具体实施例中，所述薄膜的反射率满足：
Figure BDA0003559981300000022
其中，Δf1/2表示所述透射峰半高宽；Δf表示所述透射峰间距；R表示所述薄膜的反射率。
在一个具体实施例中，所述薄膜滤光片包括两个透射峰，其中，所述透射峰用于透射所述多色激光光谱中所需的边带，并滤除不需要的边带，以生成双色相干光。
在一个具体实施例中，所述双色相干光幅度相同、偏振相同，具有完全相干性。
在一个具体实施例中，所述系统还包括：
波片，用于调整所述多色激光光谱的偏振特性。
本申请的有益效果如下：
本申请针对目前现有问题，制定一种基于单激光器的双色相干光生成系统，通过设置区别于传统技术的薄膜滤光片对多色激光光谱进行处理，能够实现利用单个激光器即可生成双色相干光的目的，且该双色相干光强度以及偏振特性完全一致，具有完全相干的优点，进一步，采用单个激光器生成双色相干光能够节约成本，具有实际的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本申请一个实施例所述的一种基于单激光器的双色相干光生成系统的结构示意图。
图2示出本申请的一个实施例所述的多色激光光谱的示意图。
图3示本申请的一个实施例所述的薄膜滤光片的透射特性的示意图。
图4示出本申请的一个实施例所述的双色相干光的光谱的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请，下面结合优选实施例和附图对本申请做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本申请的保护范围。
如图1所示，本申请的一个实施例提供了一种基于单激光器的双色相干光生成系统，该系统包括：驱动电路100、微波源102、耦合器104、激光器106以及薄膜滤光片108，其中，
所述驱动电路100用于输出电流信号；所述微波源102用于输出射频信号；所述耦合器104用于将所述射频信号耦合至所述电流信号，以驱动所述激光器输出频率调制的多色激光光谱；所述薄膜滤光片用于对所述多色激光光谱进行处理以生成双色相干光。
在一个具体示例中，激光器在电流信号作用下能够输出单模激光；微波源输出的射频信号能够对激光器进行幅度调制，使得激光器输出频率调制的激光光谱；耦合器能够将射频信号耦合至电流信号，以驱动所述激光器输出频率调制的多色的激光光谱，其多色的激光光谱如图2所示，横坐标代表激光频率，纵坐标代表激光强度，其中，光谱间距等于微波频率，光谱各边带的强度与微波功率相关，所有光谱是相干的，具有相同的光谱特性。
本实施例中，薄膜滤光片采用一种透光介质材料，例如玻璃或晶体，薄膜滤光片包括第一透光面和第二透光面，第一透光面和第二透光面精确平行并在两个透光面上镀有一层具有一定厚度的薄膜，其中，薄膜对所需的波长具有很高的反射率，其中，所述薄膜的反射率与所述双色相干光的透射峰间距及透射峰半高宽相关，具体满足：
Figure BDA0003559981300000031
其中，Δf1/2表示所述透射峰半高宽；Δf表示所述透射峰间距；R表示所述薄膜的反射率。
进一步，薄膜滤光片的透光介质材料的选择与透射光的波长相关，要求透光介质对透射光具有很高的透过率，介质折射率、介质厚度与透射峰间距的要求相关，也就是说，透光介质的介质折射率与介质厚度能够通过透射峰间距获得，具体满足：
Figure BDA0003559981300000041
其中，Δf表示所述透射峰间距；c表示光在真空中的传播速度；n表示所述介质折射率；d表示所述介质厚度。
基于上述对薄膜以及透光介质的设计后的薄膜滤光片的透射特性如图3所示，具有两个透射峰，透射峰的透射率可达90％以上，对激光光谱的损耗很小。此外，该薄膜滤光片对透射峰以外的光谱具有很高的抑制能力，可将无用光谱能量降到20％以下。
本示例中的薄膜滤光片，只对两个波长的激光具有透射性，其波长频差覆盖范围大，滤波带宽窄，可达MHz量级，具有普通滤光片无法实现的性能。
激光器输出如图2所示的多色激光光谱后，在经过上述薄膜滤光片的处理后，能够透射激光光谱中所需的两个边带，并滤除不需要的边带。例如，如图4所示，多色激光光谱中只剩下±1级边带，即生成了双色相干光。其中，双色相干光幅度相同、偏振相同，并且由于双色相干光来自同一激光器，其具有完全相干性。
需要说明的是，上述±1级边带的双色相干光是示例性的，其还可以为±2级边带、±3级边带或±4级边带等，本领域技术人员能够通过设置相应的薄膜滤光片实现其对所需边带的透射，对不需要边带的滤除，从而生成双色相干光。
本示例中的上述系统能够保持激光器输出的激光光谱的偏振特性不变。在一个优选示例中，为了调整多色激光光谱的偏振特性，上述系统还包括波片。其中波片可以为1/4波片或偏振片等，本申请对此不作限定，具体选择依据实际需求而定。例如，当激光器输出线偏振激光，波片选择为1/4波片，能够将线偏振激光转换为圆偏振或椭圆偏振激光；当激光器输出圆偏振激光，波片选择为偏振片，能够将圆偏振激光转换为线偏振激光。
本申请制定一种于单激光器的双色相干光生成系统，通过设置区别于传统技术的薄膜滤光片对多色激光光谱进行处理，能够实现利用单个激光器即可生成双色相干光的目的，且该双色相干光强度以及偏振特性完全一致，具有完全相干的优点，进一步，采用单个激光器生成双色相干光能够节约成本，具有实际的应用前景。
显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本申请的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种基于单激光器的双色相干光生成系统，其特征在于，包括：驱动电路、微波源、耦合器、激光器以及薄膜滤光片，其中，
所述驱动电路用于输出电流信号；
所述微波源用于输出射频信号；
所述耦合器用于将所述射频信号耦合至所述电流信号，以驱动所述激光器输出频率调制的多色激光光谱；
所述薄膜滤光片用于对所述多色激光光谱进行处理以生成双色相干光。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述薄膜滤光片包括第一透光面和第二透光面，其中，所述第一透光面与所述第二透光面平行。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述薄膜滤光片还包括透光介质以及设置于所述第一透光面与所述第二透光面上的薄膜。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述透光介质的介质折射率、介质厚度与所述双色相干光的透射峰间距相关。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述薄膜的反射率与所述双色相干光的透射峰间距及透射峰半高宽相关。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述透光介质的介质折射率、介质厚度、所述双色相干光的透射峰间距满足：
Figure FDA0003559981290000011
其中，Δf表示所述透射峰间距；c表示光在真空中的传播速度；n表示所述介质折射率；d表示所述介质厚度。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述薄膜的反射率满足：
Figure FDA0003559981290000012
其中，Δf1/2表示所述透射峰半高宽；Δf表示所述透射峰间距；R表示所述薄膜的反射率。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的系统，其特征在于，所述薄膜滤光片包括两个透射峰，其中，所述透射峰用于透射所述多色激光光谱中所需的边带，并滤除不需要的边带，以生成双色相干光。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述双色相干光幅度相同、偏振相同，具有完全相干性。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
波片，用于调整所述多色激光光谱的偏振特性。
CN202210286050.5A 2022-03-23 2022-03-23 一种基于单激光器的双色相干光生成系统 Pending CN114825009A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210286050.5A CN114825009A (zh) 2022-03-23 2022-03-23 一种基于单激光器的双色相干光生成系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210286050.5A CN114825009A (zh) 2022-03-23 2022-03-23 一种基于单激光器的双色相干光生成系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114825009A true CN114825009A (zh) 2022-07-29

Family

ID=82531056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210286050.5A Pending CN114825009A (zh) 2022-03-23 2022-03-23 一种基于单激光器的双色相干光生成系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114825009A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1811494A (zh) * 2006-03-01 2006-08-02 中国科学院上海技术物理研究所 基于分形结构的多通道位置独立可调滤光片
US20140355640A1 (en) * 2012-03-26 2014-12-04 Wuhan Institute Of Physics And Mathematics, Chinese Academy Of Sciences Device and method for producing coherent bi-color light source
CN204389725U (zh) * 2015-01-05 2015-06-10 北京京仪博电光学技术有限责任公司 一种双峰滤光片
CN112305899A (zh) * 2020-10-28 2021-02-02 中国科学院国家授时中心 Cpt相位调制与解调方法及系统
CN113050403A (zh) * 2021-03-22 2021-06-29 湖北科技学院 一种低微波功率微型cpt原子钟光源产生装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1811494A (zh) * 2006-03-01 2006-08-02 中国科学院上海技术物理研究所 基于分形结构的多通道位置独立可调滤光片
US20140355640A1 (en) * 2012-03-26 2014-12-04 Wuhan Institute Of Physics And Mathematics, Chinese Academy Of Sciences Device and method for producing coherent bi-color light source
CN204389725U (zh) * 2015-01-05 2015-06-10 北京京仪博电光学技术有限责任公司 一种双峰滤光片
CN112305899A (zh) * 2020-10-28 2021-02-02 中国科学院国家授时中心 Cpt相位调制与解调方法及系统
CN113050403A (zh) * 2021-03-22 2021-06-29 湖北科技学院 一种低微波功率微型cpt原子钟光源产生装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
顾培夫: "多峰干涉滤光片", 《材料和元件》, no. 1, pages 16 - 20 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Advanced adaptive photonic RF filters with 80 taps based on an integrated optical micro-comb source
Xu et al. Advanced RF and microwave functions based on an integrated optical frequency comb source
US7054538B2 (en) Flat dispersion frequency discriminator (FDFD)
CN102368582A (zh) 一种基于激光波长调节的频率宽带可调光电振荡器
US11609474B2 (en) Terahertz signal generation apparatus and terahertz signal generation method using the same
CN103873153A (zh) 一种光子型倍频微波信号相移装置及其相移控制方法
CN104977775A (zh) 基于注入种子光的光学微腔光频梳产生装置及产生方法
Ferraro et al. Guided mode resonance flat-top bandpass filter for terahertz telecom applications
Mandridis et al. Free spectral range measurement of a fiberized Fabry–Perot etalon with sub-Hz accuracy
CN108919522B (zh) 超窄单通带微波光子滤波器
Jia et al. Simple microwave photonic downconversion channelizer based on multi-wavelength laser sources
CN114825009A (zh) 一种基于单激光器的双色相干光生成系统
Tao et al. Tunable microwave photonic notch filter and bandpass filter based on high-birefringence fiber-Bragg-grating-based Fabry–Pérot cavity
EP1168042B1 (en) Optical frequency converter using reciprocating modulation
US6441938B1 (en) Optical communication system with a single polarized, phase modulated transmitted beam
Zhang et al. Stimulated Brillouin scattering-based microwave photonic filter with a narrow and high selective passband
US6600588B2 (en) Reciprocating optical modulation system
CN109286053B (zh) 一种基于亚波长结构的片上太赫兹单向传输器制备方法
El-Derhalli et al. Stochastic computing with integrated optics
Wang et al. Full-duplex radio-over-fiber system with tunable millimeter-wave signal generation and wavelength reuse for upstream signal
CN102709805A (zh) 一种实现波长大于3.7微米的激光的方法及装置
CN111901051A (zh) 一种基于光谱切割的微波光子滤波器和光电振荡器
JP2010206768A (ja) 光送信装置及び方法
US20030228095A1 (en) System for and method of replicating optical pulses
CN111162434B (zh) 基于色散腔增益调制的连续可调双波长窄带宽光纤激光器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination