CN205748416U - 一种闭环反锁相式激光扫频系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种闭环反锁相式激光扫频系统，包括依次串联的激光器、第一耦合器、光纤干涉仪、第二耦合器和光电检测器，还包括信号处理系统，所述信号处理系统包括信号处理器、逻辑控制器、参考信号发生器和电流发生器，所述光电检测器连接鉴相器，所述鉴相器连接信号处理器，所述参考信号发生器与鉴相器相连，所述信号处理器、电流发生器、电流控制器、参考信号发生器均与所述逻辑控制器相连，所述电流发生器还通过DAC转换器与所述电流控制器相连。本实用新型提出闭环反馈光锁相式激光扫频系统，有效的校正了扫频非线性、压缩了激光线宽、减低了激光相噪，提高了OFDR设备的测量距离、分辨率和灵敏度。

Description

一种闭环反锁相式激光扫频系统
技术领域
本实用新型属于光纤检测技术领域，涉及一种闭环反锁相式激光扫频系统。
背景技术
半导体激光器以其体积小、频率控制方便、价格低、稳定可靠等优越性，成为现代光电设备的首选光源。通常的分布反馈式半导体激光器（DFB-LD），改变驱动电流即可实现60GHz左右的、调谐速度毫秒级的频率调制范围，而通过改变管芯温度，可实现200GHz左右的频率调谐，但调谐速度缓慢，只能到秒量级。因此，在OFDR中采用DFB-LD为光源，可实现亚毫米及毫米量级的距离分辨率。然而，面临着两个严重问题：其一、DFB-LD的激光线宽只能达到数百KHz～MHz量级，相干性差、光相位噪声大，将导致OFDR的信噪比和测量距离非常有限，仅能达到数十到数百米；其二、DFB-LD的输出频率与驱动电流和管芯温度的关系曲线呈现为非线性，基于驱动电流和温度控制的频率扫描非线性研制，将导致OFDR距离分辨率恶化。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型公开了一种闭环反锁相式激光扫频系统。
为了达到以上目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种闭环反锁相式激光扫频系统，包括依次串联的激光器、第一耦合器、光纤干涉仪、第二耦合器和光电检测器，还包括信号处理系统，所述信号处理系统包括信号处理器、逻辑控制器、参考信号发生器和电流发生器，所述光电检测器连接鉴相器，所述鉴相器连接信号处理器，所述参考信号发生器与鉴相器相连，所述信号处理器、电流发生器、电流控制器、参考信号发生器均与所述逻辑控制器相连，所述电流发生器还通过DAC转换器与所述电流控制器相连。
作为优选，所述光纤干涉仪为马赫-曾德光纤干涉仪。
作为优选，所述激光器为分布反馈式半导体激光器。
作为优选，还包括温度控制系统，所述温度控制系统包括温度感应器和温度控制器，所述温度感应器设置在所述激光器的一侧，所述温度感应器的输出端与所述逻辑控制器连接，所述温度控制器的输入端与所述逻辑控制器相连，所述温度控制器的输出端通过DAC控制器与所述激光器连接。
本实用新型取得的有益效果为：
本实用新型提出闭环反馈光锁相式激光扫频系统，分布反馈式半导体激光器（DFB-LD）发出的扫频光信号经过非平衡马赫-曾德光纤干涉仪获得中频拍频信号，将其与参考信号发生器产生的同频的低相噪参考信号比较，获得激光扫频非线性和相位噪声的误差信号，用于反馈控制激光驱动电流，闭环校正激光扫频和相位噪声，实现拍频信号与参考信号的相位锁定，从而获得相噪得到有效抑制的线性扫频光信号。有效的校正了扫频非线性、压缩了激光线宽、减低了激光相噪，提高了OFDR设备的测量距离、分辨率和灵敏度。
附图说明
图1、本实用新型的结构示意图。
附图标记列表：
1-激光器；2-第一耦合器；3-光纤干涉仪；4-第二耦合器；5-光电检测器；6-鉴相器；7-信号处理系统；8-信号处理器；9-逻辑控制器；10-电流发生器；11-参考信号发生器；12-电流控制器；13-DAC转换器；14-温度控制器；15-温度感应器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
如图1所示，一种闭环反锁相式激光扫频系统，包括依次串联的激光器1、第一耦合器2、光纤干涉仪3、第二耦合器4和光电检测器5，还包括信号处理系统7，信号处理系统7包括信号处理器8、逻辑控制器9、参考信号发生器11和电流发生器10，光电检测器5连接鉴相器6，鉴相器6连接信号处理器8，参考信号发生器11与鉴相器6相连，信号处理器8、电流发生器10、电流控制器12、参考信号发生器11均与逻辑控制器9相连，电流发生器10还通过DAC转换器13与电流控制器12相连。
光纤干涉仪3为马赫-曾德光纤干涉仪。
激光器1为分布反馈式半导体激光器。
还包括温度控制系统，温度控制系统包括温度感应器15和温度控制器14，温度感应器15设置在激光器1的一侧，温度感应器15的输出端与逻辑控制器9连接，温度控制器14的输入端与逻辑控制器9相连，温度控制器14的输出端通过DAC控制器13与激光器1连接。
本实用新型的工作原理为：分布反馈式半导体激光器（DFB-LD）发出的扫频光信号经过非平衡马赫-曾德光纤干涉仪获得中频拍频信号，将其与参考信号发生器产生的同频的低相噪参考信号比较，获得激光扫频非线性和相位噪声的误差信号，用于反馈控制激光驱动电流，闭环校正激光扫频和相位噪声，实现拍频信号与参考信号的相位锁定，从而获得相噪得到有效抑制的线性扫频光信号。
本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种闭环反锁相式激光扫频系统，包括依次串联的激光器、第一耦合器、光纤干涉仪、第二耦合器和光电检测器，其特征在于，还包括信号处理系统，所述信号处理系统包括信号处理器、逻辑控制器、参考信号发生器和电流发生器，所述光电检测器连接鉴相器，所述鉴相器连接信号处理器，所述参考信号发生器与鉴相器相连，所述信号处理器、电流发生器、电流控制器、参考信号发生器均与所述逻辑控制器相连，所述电流发生器还通过DAC转换器与所述电流控制器相连。
2.如权利要求1所述的闭环反锁相式激光扫频系统，其特征在于，所述光纤干涉仪为马赫-曾德光纤干涉仪。
3.如权利要求1所述的闭环反锁相式激光扫频系统，其特征在于，所述激光器为分布反馈式半导体激光器。
4.如权利要求1至3任意一项所述的闭环反锁相式激光扫频系统，其特征在于，还包括温度控制系统，所述温度控制系统包括温度感应器和温度控制器，所述温度感应器设置在所述激光器的一侧，所述温度感应器的输出端与所述逻辑控制器连接，所述温度控制器的输入端与所述逻辑控制器相连，所述温度控制器的输出端通过DAC控制器与所述激光器连接。
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