CN213878710U - 用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，包括相互连接的环形腔单频全保偏光纤激光器种子源、掺铒光纤放大器。所述环形腔单频全保偏光纤激光器种子源，用于产生单频线偏种子光；所述掺铒光纤放大器用于将所述环形腔单频全保偏光纤激光器种子源输出的单频激光的功率放大并输出。本实用新型采用三种线宽窄化技术相结合，可同时实现输出低于1kHz线宽与极低噪声强度的激光，再通过掺铒光纤放大器，可实现高功率激光输出，可应用于相干测风雷达领域；具有优越的功率和波长稳定性，输出的激光具有良好的偏振特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤激光器领域，特别是涉及一种用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置。
背景技术
激光雷达测风作为新型的移动测风技术，利用激光的多普勒频移原理，通过测量光波反射在空气中遇到风运动的气溶胶粒子所产生的频率变化得到风速、风向信息，从而计算出相应高度的矢量风速和风向数据。和传统的测风塔获取风速数据方式相比，激光雷达在风电场测风技术优势更明显：激光雷达数据更丰富；可同时测得不同高度的水平、垂直风速、风向数据，入流角等；激光雷达数据获取方便灵活，可满足各种地形项目数据测试；测量性能强大，满足40m～300m、12个高度层风参数据测量；测试精度高，数据完整率更高；测量数据更安全可靠。
目前测风激光雷达的工作波长主要选择在人眼安全波段，即1.5μm波段，因为该波段具有较高的安全系数。对于激光器输出的线宽宽度，它决定了激光雷达的探测精度和探测距离。在测风激光雷达中通常采用窄线宽激光器作为光源，以提高测量的精度和探测距离。
目前在光纤激光器中产生窄线宽激光主要有两种方式：1.采用法布里-珀罗腔通过减少腔长来实现单纵模输出，但是直腔结构由于存在空间烧孔效应，容易导致多纵模振荡，不利于产生稳定的单纵模输出，并且腔长较短，制作工艺较为复杂；2.采用具有复合腔结构的环腔来实现单纵模输出，通过在环形腔中加入可饱和吸收体及布拉格光栅等，来降低线宽。环腔由于是行波腔，因此不存在空间烧孔效应，同时环腔的长度越长，激光器的整体噪声强度越低。
因此亟需提供一种能够保证探测信号稳定、不出现跳模以及能够保证探测精度、可产生1KHz线宽激光的单频激光产生装置来解决上述问题。
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用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，利用形腔镜结构实现1kHz以下线宽的单频激激光输出，同时具有极低的噪声强度，并通过掺铒光纤放大器，可实现高功率激光输出。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，包括相互连接的环形腔单频全保偏光纤激光器种子源、掺铒光纤放大器；
所述环形腔单频全保偏光纤激光器种子源包括976nm单模泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、环形器、光纤耦合器、窄带布拉格光栅、法布里-珀罗腔布拉格光栅、未被泵浦掺铒光纤；976nm单模泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、环形器、法布里-珀罗腔布拉格光栅、光纤耦合器依次连接，光纤耦合器的另一端与波分复用器连接，窄带布拉格光栅通过未被泵浦环形光纤与环形器的一端连接；
所述掺铒光纤放大器用于将所述环形腔单频全保偏光纤激光器种子源输出的单频激光的功率放大并输出。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述976nm单模泵浦源、波分复用器、掺铒光纤组成环形腔内放大器。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述窄带布拉格光栅与未被泵浦掺铒光纤组成环形腔内的饱和吸收器。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述法布里-珀罗腔布拉格光栅为两个级联的窄带布拉格光栅。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述窄带布拉格光栅和法布里-珀罗腔布拉格光栅采用温控隔振封装。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述掺铒光纤放大器包括976nm多模泵浦激光器、依次连接的光隔离器、模场适配器、合束器、双包层铒镱共掺光纤、泵浦剥离器；所述976nm多模泵浦激光器的输出端与合束器的输入端连接。
进一步的，所述光隔离器、模场适配器、合束器、双包层铒镱共掺光纤、泵浦剥离器之间的连接光纤类型为10/125，所述976nm多模泵浦激光器10的输出端与合束器9的输入端之间的连接光纤类型为10/125。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型所述环形腔单频全保偏光纤激光器种子源采用三种线宽窄化技术相结合，分别为窄带布拉格光纤光栅滤波技术、法布里-珀罗腔布拉格光纤光栅滤波技术、未泵浦掺铒光纤吸收滤波技术，能够实现1kHz以下线宽的单频脉冲激光输出，且具有极低的噪声强度，再通过掺铒光纤放大器，可实现高功率激光输出，可应用于相干测风雷达领域；
(2)本实用新型具有优越的功率和波长稳定性，输出的激光具有良好的偏振特性。
附图说明
图1是本实用新型用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置一较佳实施例的结构框图。
附图中各部件的标记如下：1、976nm单模泵浦源，2、波分复用器，3、掺铒光纤，4、环形器，5、未被泵浦掺铒光纤，6、光纤耦合器，7、光隔离器，8、模场适配器，9、合束器，10、976nm多模泵浦激光器，11、双包层铒镱共掺光纤，12、泵浦剥离器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本实用新型实施例包括：
一种用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，包括相互连接的环形腔单频全保偏光纤激光器种子源、掺铒光纤放大器。所述环形腔单频全保偏光纤激光器种子源，用于产生单频线偏种子光；所述掺铒光纤放大器用于将所述环形腔单频全保偏光纤激光器种子源输出的单频激光的功率放大并输出。
具体的，所述环形腔单频全保偏光纤激光器种子源包括976nm单模泵浦源1、波分复用器2、掺铒光纤3、环形器4、光纤耦合器6、窄带布拉格光栅FBG、法布里-珀罗腔布拉格光栅FP-FBG、未被泵浦掺铒光纤5。976nm单模泵浦源1、波分复用器2、掺铒光纤3、环形器4、法布里-珀罗腔布拉格光栅FP-FBG、光纤耦合器6依次连接，光纤耦合器6的另一端与波分复用器2连接，窄带布拉格光栅FBG通过未被泵浦环形光纤5与环形器4的一端连接。
所述的976nm激光通过波分复用器2耦合到激光器腔镜内，其与30—50cm的掺铒光纤3组成腔内放大器；所述窄带布拉格光栅FBG与18—22cm的未泵浦掺铒光纤5相连组成饱和吸收器；所述波分复用器2与光纤耦合器6连接形成环形回路，另一端与光隔离器7连接，用于输出种子光，进一步的，光纤耦合器6的耦合比为8:2，20％输出。
进一步的，所述法布里-珀罗腔布拉格光栅FP-FBG由两个级联的窄带布拉格光栅组成，且光谱与窄带布拉格光栅FBG的光谱重合。
优选的，所述窄带布拉格光栅FBG和法布里-珀罗腔布拉格光栅FP-FBG采用恒温隔离，并隔振封装。利用环形腔镜内的窄带布拉格光栅和法布里-珀罗腔布拉格光栅，将其置于恒温条件下，可实现稳定的单频激光输出。
如图1所示，所述掺铒光纤放大器包括976nm多模泵浦激光器10、依次连接的光隔离器7、模场适配器8、合束器9、双包层铒镱共掺光纤11、泵浦剥离器12；所述976nm多模泵浦激光器10的输出端与合束器9的输入端连接。
进一步的，所述光隔离器7、模场适配器8、合束器9、双包层铒镱共掺光纤11、泵浦剥离器12之间的连接光纤类型为10/125，所述976nm多模泵浦激光器10的输出端与合束器9的输入端之间的连接光纤类型为10/125。
利用所述掺铒光纤放大器，可实现激光功率的放大。
本实用新型的优势在于采用未被泵浦的掺铒光纤(吸收滤波技术)、窄带布拉格光栅(滤波技术)和法布里-珀罗腔布拉格光栅(滤波技术)结合同时窄化激光线宽，即采用三种线宽窄化技术相结合，可同时实现输出低于1kHz线宽与极低噪声强度的激光，再通过掺铒光纤放大器，可实现高功率激光输出，可应用于相干测风雷达领域；具有优越的功率和波长稳定性，输出的激光具有良好的偏振特性。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，其特征在于，包括相互连接的环形腔单频全保偏光纤激光器种子源、掺铒光纤放大器；
所述环形腔单频全保偏光纤激光器种子源包括976nm单模泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、环形器、光纤耦合器、窄带布拉格光栅、法布里-珀罗腔布拉格光栅、未被泵浦掺铒光纤；976nm单模泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、环形器、法布里-珀罗腔布拉格光栅、光纤耦合器依次连接，光纤耦合器的另一端与波分复用器连接，窄带布拉格光栅通过未被泵浦环形光纤与环形器的一端连接；
所述掺铒光纤放大器用于将所述环形腔单频全保偏光纤激光器种子源输出的单频激光的功率放大并输出。
2.根据权利要求1所述的用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，其特征在于，所述976nm单模泵浦源、波分复用器、掺铒光纤组成环形腔内放大器。
3.根据权利要求1所述的用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，其特征在于，所述窄带布拉格光栅与未被泵浦掺铒光纤组成环形腔内的饱和吸收器。
4.根据权利要求1所述的用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，其特征在于，所述法布里-珀罗腔布拉格光栅为两个级联的窄带布拉格光栅。
5.根据权利要求1所述的用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，其特征在于，所述窄带布拉格光栅和法布里-珀罗腔布拉格光栅采用温控隔振封装。
6.根据权利要求1所述的用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，其特征在于，所述掺铒光纤放大器包括976nm多模泵浦激光器、依次连接的光隔离器、模场适配器、合束器、双包层铒镱共掺光纤、泵浦剥离器；所述976nm多模泵浦激光器的输出端与合束器的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的用于相干测风雷达系统的单频激光产生装置，其特征在于，所述光隔离器、模场适配器、合束器、双包层铒镱共掺光纤、泵浦剥离器之间的连接光纤类型为10/125，所述976nm多模泵浦激光器的输出端与合束器的输入端之间的连接光纤类型为10/125。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114597741A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-06-07 | 台州同合激光科技有限公司 | 一种基于掺磷光纤及光纤全反射镜的外腔式1270nm激光器 |
| CN117748276A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-22 | 深圳大学 | 一种用于中红外宽谱可调谐窄线宽的光纤激光器 |
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