[发明专利]分布反馈光纤激光器调频、降噪的装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，特别是输出频率可调，低噪声的分布反馈光纤激光器。主要用于激光光源和光纤传感领域。

背景技术

以掺杂光纤作为增益介质的光纤激光器，具有与光纤兼容性好、线宽窄、波长可控等优点，在高灵敏度的干涉仪、高精细光谱、密集波分复用通信、光孤子通信以及光传感等领域有着广泛的应用。直腔结构的光纤激光器分为分布布拉格反射(DBR)和分布反馈(DFB)两种结构，与DBR光纤激光器相比，DFB光纤激光器采用单一相移光栅提供反馈和波长选择，输出为单纵模，不存在模式跳变，相对强度噪声和频率噪声低，无论是作为光源还是作为传感元件，DFB光纤激光器更具有优势，因此DFB光纤激光器日益成为光纤激光器领域的研究热点。

DFB光纤激光器的输出波长有相移光栅的有效折射率、相移量和光栅周期等参数决定，当相移量为π时激光器的阈值功率最低，且输出波长为布拉格波长，在制作过程中采用遮挡法获得等效的π相移光栅。DFB光纤激光器在外界应力、温度变化时都将引起有效折射率和光栅周期的变化，从而导致激光器的输出波长改变。采用温度调谐，随着对温度调节系统的精度的提高，其成本呈指数上涨，同时当温度调节响应速度慢，并且温度调节系统将可能会增加DFB光纤激光器的热噪声水平。

外界环境存在的热扰动，机械振动，声扰动等都将在DFB光纤激光器中引入噪声，通过隔热、防震、隔声封装可以消除、消弱这些噪声源。泵浦源功率和偏振态发生变化时也将引起DFB光纤激光器输出频率的扰动，即引入频率噪声。DFB光纤激光器的固有噪声主要包括1/f噪声、热噪声、散粒噪声和自发辐射引入的噪声。散粒噪声和自发辐射引入的噪声同输出光的平方根成反比，通过增加输出功率可以减小两者的影响，使其比1/f噪声和热噪声低1～2个数量级。而1/f噪声，热噪声，驰豫振荡引入的噪声与有源光纤的材料相关，通过优化光纤激光器的结构参数并不能降低其噪声水平。

发明内容：

本发明的目的在于，提供一种分布反馈光纤激光器调频、降噪的装置，其可满足DFB光纤激光器快速调频，以及激光光源、高精度光纤传感对激光器低噪声水平的要求。该发明采用压电陶瓷应力调频和降噪，克服了温度调频响应慢，成本高等不足。

本发明的技术解决方案如下：

本发明一种分布反馈光纤激光器的调频、降噪的装置，其特征在于，包括：

一半导体激光器，用于泵浦有源光纤，实现粒子数反转；

一第一波分复用器，该第一波分复用器的980端与半导体激光器的输出端连接；

一第一光隔离器，该第一光隔离器的输入端与第一波分复用器的1550端连接，用于隔离反向传播的光；

一有源相移光栅，该有源相移光栅的一端与波分复用器的合波端连接，用于提供光学增益和反馈；

一第二光隔离器，该第二光隔离器的输入端与有源相移光栅的另一端连接，用于隔离反向传播的光；

一第二波分复用器，该第二波分复用器的合波端与第二光隔离器的输出端连接；

一偏振控制器，该偏振控制器的一端与第二波分复用器的1550端连接，用于调节光的偏振态优化偏振方向；

一测量反馈部，该测量反馈部与偏振控制器的另一端连接，用于实现频率噪声的测量；

一控制部，该控制部的输入端与测量反馈部的输出端连接，用于实现对DFB光纤光纤激光器的调频和降噪。

其中所述的测量反馈部包括：

一第一3db耦合器、第二3db耦合器，该第一3db耦合器、第二3db耦合器的一端用一光纤连接；

一第一光电探测器，该第一光电探测器的输入端与第二3db耦合器的一端连接；

一第二光电探测器，该第二光电探测器的输入端与第二3db耦合器的一端连接；

一差分放大器，该差分放大器的两输入端分别与第一光电探测器和第二光电探测器的输出端连接；

一积分器，该积分器的输入端与差分放大器的输出端连接，用于获得一定时间内外界干扰的平均值；

一低通滤波器，该低通滤波器的输入端与积分器的输出端连接；

一压电陶瓷管，该压电陶瓷管的输入端与低通滤波器的输出端连接；

该压电陶瓷管上缠绕有光纤，该光纤的两端分别与第一3db耦合器、第二3db耦合器连接，用于提供相位补偿使得测量反馈部工作在最灵敏处。

其中所述的控制部包括：

一高通滤波器，用于获得频率噪声；

一模拟加法器，该模拟加法器的一输入端与高通滤波器的输出端连接；

一可调电压源，该可调电压源与模拟加法器的另一输入端连接，用于提供调频的电压信号；