CN206878311U - 一种光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统，其中，半导体激光器带有光电二极管；半导体激光器的光输出端与第一光纤隔离器的输入端相连，第一光纤隔离器的输出端连接光纤分束器的输入端；光纤分束器的一个输出端与第二光纤隔离器的输入端相连，另一个输出端与鉴频器的输入端相连，鉴频器的输出端对准光电二极管探测器；光电二极管探测器的电信号端和半导体激光器的PD端分别与信号控制电路的信号采集端相连，所述信号控制电路的信号控制端与半导体激光器的电流驱动端相连。本实用新型使得单频半导体激光器功率和频率达到同时稳定，降低了半导体激光器的相位噪声，实现了半导体激光器线宽的压缩。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体激光器和激光传感技术领域，特别是涉及一种光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统。
背景技术
半导体激光器具有稳定性高、使用寿命长、体积小、功耗低等特点，在光通信和光传感领域的应用一直极为广泛。随着科技的进步，半导体激光器的应用领域不断拓展，例如相干光通信、光纤传感、光纤陀螺、激光雷达等领域，很多都需要稳功率、稳频率、低相位噪声的窄线宽单频半导体激光器。影响激光器线宽因素有很多，如线宽展宽因子、谐振腔损耗、腔体结构、输出光功率、频率漂移和相位噪声等等，对于单频半导体激光器的生产商而言，可以通过在单频半导体激光器管芯设计、制作和封装时优化这些参数来减小激光器的线宽。对于单频半导体激光器管芯集成商而言，激光器管芯在工作时，因为外界环境的变动和自身因素的不稳定，将引起激光器频率和相位的浮动，进而很大程度上影响激光器的线宽。因此必须通过二次开发改善单频半导体激光器频率的稳定性和噪声问题，以便达到压窄单频半导体激光器线宽的目的，拓展单频半导体激光器的应用前景。
目前已有报道单频半导体激光器线宽压缩的方法主要包括：1、外腔结构压窄激光器线宽，该方法通常是在激光器后面加入衍射光栅，将光栅的一级衍射光作为反馈信号作用于激光器从而实现线宽压窄。但该结构对外界的振动和温度变化比较敏感，导致跳模现象比较严重。2、原子或分子线稳频压窄线宽，该方法通过将光频率锁定到原子或分子吸收谱线上，提高了激光器频率的长期稳定性来压窄激光器线宽，不过这种方法实验结构比较复杂且短期稳定性不好，同时吸收谱线是分立的，只能对某些特定的波长操作，不利于商业化推广。3、F-P腔稳频压窄线宽，该方法通常采用相位调制光外差技术将激光频率锁定在光学谐振腔的共振频率上。和原子或分子线稳频压线宽技术相比，F-P腔具有很高的稳定性和超窄的共振谱线宽度，而且能够满足各个波段激光器稳频压窄线宽的需要。但激光光源调制后会引入误差信号，同时该方法所需的处理电路十分复杂。4、直接电控稳频压窄线宽，电反馈方法主要通过鉴频器(如FP干涉仪)检测激光器的频率浮动信号再将该信号转变成电信号，通过伺服控制回路控制激光器的温度和驱动电流。但常见的处理手段中一般只能实现频率的稳定，而在对于超窄线宽的半导体激光器，功率的稳定性也是线宽压窄的重要基础。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统，使得单频半导体激光器功率和频率达到同时稳定。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统，包括半导体激光器、第一光纤隔离器、光纤分束器、第二光纤隔离器、鉴频器、光电二极管探测器和信号控制电路；所述半导体激光器带有光电二极管；所述半导体激光器的光输出端与第一光纤隔离器的输入端相连，所述第一光纤隔离器的输出端连接所述光纤分束器的输入端；所述光纤分束器的一个输出端与第二光纤隔离器的输入端相连，另一个输出端与鉴频器的输入端相连，所述鉴频器的输出端对准所述光电二极管探测器；所述光电二极管探测器的电信号端和半导体激光器的PD端分别与信号控制电路的信号采集端相连，所述信号控制电路的信号控制端与半导体激光器的电流驱动端相连。
所述光纤分束器为99:1的光纤分束器，其中，第二光纤隔离器的输入端与光纤分束器的99％输出端相连，鉴频器的输入端与光纤分束器的1％输出端相连。
所述鉴频器为光纤法布里—珀罗标准具。
所述光纤分束器、鉴频器和光电二极管探测器固定在一个带温度控制装置的金属底座上。
所述信号控制电路为PID控制电路。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型利用半导体激光器自带的光电二极管进行激光功率反馈和外加鉴频器(光纤法布里标准具)进行频率反馈的两路光电反馈环节，使半导体激光器功率和频率的同时达到稳定，降低了半导体激光器的相位噪声，实现了半导体激光器线宽的压缩。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是利用本实用新型技术前后单频半导体激光器线宽变化图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实用新型的实施方式涉及一种光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统，如图1所示，包括单频窄线宽半导体激光器1、第一光纤隔离器2、光纤分束器3、第二光纤隔离器4、鉴频器5、光电二极管探测器6和信号控制电路8；所述单频窄线宽半导体激光器1带有光电二极管；所述单频窄线宽半导体激光器1的光输出端与第一光纤隔离器2的输入端相连，所述第一光纤隔离器2的输出端连接所述光纤分束器3的输入端；所述光纤分束器3的一个输出端与第二光纤隔离器4的输入端相连，另一个输出端与鉴频器5的输入端相连，所述鉴频器5的输出端对准所述光电二极管探测器6；所述光电二极管探测器6的电信号端和单频窄线宽半导体激光器1的PD端分别与信号控制电路8的信号采集端相连，所述信号控制电路8的信号控制端与单频窄线宽半导体激光器1的电流驱动端相连。
其中，所述光纤分束器3、鉴频器5和光电二极管探测器6固定在一个带温度控制装置的金属底座7上。所述光纤分束器3为99:1的光纤分束器，其中，第二光纤隔离器4的输入端与光纤分束器3的99％输出端相连，鉴频器5的输入端与光纤分束器3的1％输出端相连。所述鉴频器5为光纤法布里—珀罗标准具。
所述信号控制电路8为PID控制电路，PID控制电路对与鉴频器相连的光电二极管探测器和单频窄线宽半导体激光器的光电二极管进行监测，通过温度传感器和电流传感器实现对单频窄线宽半导体激光器工作温度和电流的控制，最终达到激光器稳定工作。PID控制方法是非常成熟的技术，本申请没有对PID控制方法进行改进，在此对PID控制方法不做赘述。
开启带光电二极管的单频窄线宽半导体激光器至额定工作条件，稳定半小时后，利用延迟自外差方法测试带光电二极管的单频窄线宽半导体激光器的线宽，并与未加入反馈环节时的线宽比较，结果如图2所示。
不难发现，本实用新型利用半导体激光器自带的光电二极管进行激光功率反馈和外加鉴频器(光纤法布里标准具)进行频率反馈的两路光电反馈环节，使半导体激光器功率和频率的同时达到稳定，降低了半导体激光器的相位噪声，实现了半导体激光器线宽的压缩。
Claims (5)
1.一种光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统，包括半导体激光器、第一光纤隔离器、光纤分束器、第二光纤隔离器、鉴频器、光电二极管探测器和信号控制电路；其特征在于，所述半导体激光器带有光电二极管；所述半导体激光器的光输出端与第一光纤隔离器的输入端相连，所述第一光纤隔离器的输出端连接所述光纤分束器的输入端；所述光纤分束器的一个输出端与第二光纤隔离器的输入端相连，另一个输出端与鉴频器的输入端相连，所述鉴频器的输出端对准所述光电二极管探测器；所述光电二极管探测器的电信号端和半导体激光器的PD端分别与信号控制电路的信号采集端相连，所述信号控制电路的信号控制端与半导体激光器的电流驱动端相连。
2.根据权利要求1所述的光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统，其特征在于，所述光纤分束器为99:1的光纤分束器，其中，第二光纤隔离器的输入端与光纤分束器的99％输出端相连，鉴频器的输入端与光纤分束器的1％输出端相连。
3.根据权利要求1所述的光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统，其特征在于，所述鉴频器为光纤法布里—珀罗标准具。
4.根据权利要求1所述的光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统，其特征在于，所述光纤分束器、鉴频器和光电二极管探测器固定在一个带温度控制装置的金属底座上。
5.根据权利要求1所述的光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统，其特征在于，所述信号控制电路为PID控制电路。
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| CN201720466580.2U CN206878311U (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统 |
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| CN201720466580.2U CN206878311U (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种光电反馈实现单频半导体激光器线宽压窄系统 |
Publications (1)
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Family
ID=61344358
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109672084A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-23 | 西安飞芯电子科技有限公司 | 一种辐射输出设备以及方法 |
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2017
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| CN109672084A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-23 | 西安飞芯电子科技有限公司 | 一种辐射输出设备以及方法 |
| CN109672084B (zh) * | 2018-12-24 | 2020-07-03 | 宁波飞芯电子科技有限公司 | 一种辐射输出设备以及方法 |
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