[发明专利]单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置。

背景技术

高功率单频脉冲信号具有窄线宽、具有衍射极限的光束质量等优点，从而在工业、医疗、科研、军事等领域得到了广泛的应用，可用于相干光束合束、光参量振荡的泵浦源和高精度的干涉测量，如引力波探测，但由于其线宽一般在KHZ～MHZ数量级，远小于受激布里渊散射(SBS)增益带宽(一般在几十MHZ)，从而使后向SBS成为影响单频激光器和放大器输出功率提高的主要因素，SBS将引起脉冲波形畸变，严重时可永久性破坏系统器件，所以有效的监控后向SBS的发生和测量其频移是至关重要的。

经理论计算对于波长1μm的单频信号光，布里渊Brillouin增益带宽Δv_B约为38MHz，在斯托克斯位移约16.5GHz处产生峰值布里渊增益，布里渊Brillouin频移16.5GHz，即波长移动约0.06nm。

但在实验验证上，高精度光谱议一般都较昂贵。故受实验室条件的限制，用普通光谱仪测量信号光和受激布里渊Brillouin波长存在两个难点：①光谱仪对连续或准连续光光谱的测量较容易，而实验中信号光为重复频率只有1Hz的单脉冲，光谱仪很难捕捉到信号光谱；②信号光和布里渊Brillouin光波长之差为0.06nm，而普通光谱仪的最小分辨率只有0.05nm或更大，即使光谱仪采用外触发同步捕捉到信号光，也很难把波长如此接近的两个光谱区分出来。

发明内容

为了克服已有的单脉冲信号放大时受激布里渊频移测量设备捕捉单脉冲信号难、测量精度低、成本高的不足，本发明提供一种能够灵活改变其自由光谱范围、测量精度高、实验设备简单且价格低廉的单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置，包括一重复频率1Hz的单频脉冲信号源、两个2×1波分复用器WDM、F-P干涉仪和CCD显示器，所述单频脉冲信号源与一个2×1波分复用器WDM的一端连接，所述2×1波分复用器WDM的输出端连接光纤信号放大器，所述光纤信号放大器连接另一个2×1波分复用器WDM的一端，一个2×1波分复用器WDM的另一端与另一个2×1波分复用器WDM的另一端相熔接，所述另一个2×1波分复用器WDM的输出端与所述F-P干涉仪相连，所述F-P干涉仪的输出端连接所述CCD显示器。

本发明的“连接”是指针对光路而言的连接，例如所述信号放大器连接另一个2×1波分复用器WDM的一端，即理解为“从信号放大器放大后的光信号输入到另一个2×1波分复用器WDM的一端”，其他地方也同理解释。

作为优选的一种方案：所述另一个2×1波分复用器WDM的输出端与所述F-P干涉仪之间设有第一凸透镜；所述述F-P干涉仪的输出端与所述CCD显示器之间设有第二凸透镜。

本发明的技术构思为：产生受激布里渊散射(SBS)的信号源为重复频率1Hz的单频单脉冲光，信号线宽很窄，仅为10^-4nm，波长为1053nm，脉宽200ns；双包层光纤放大器采用的增益光纤为掺Yb双包层光纤，内包层直径130um，数值孔径0.46，纤芯模场直径6.5um，数值孔径0.12，光纤长度12m，保证信号光的高功率放大，信号种子源为单频信号，远小于SBS增益带宽，故SBS阈值较低，容易激发后向布里渊散射；2×1波分复用器WDM1输入一端接单频脉冲信号光，另一端A端口作为后向SBS的实时监控端，实现后向SBS的实时监测；固定法布里-珀罗F-P干涉仪腔长0.3cm，自由光谱范围30GHZ，对应波长0.1nm，两端面分别增镀波长1053nm99％的反射膜，前向信号光和后向SBS光经透镜进入固定F-P干涉仪产生干涉条纹，经CCD成像显示出来，根据两套干涉条纹的坐标，由干涉条纹的移动计算出波长差，从而得到波长1053nm单频单脉冲放大时产生的受激布里渊散射频移。

本发明的有益效果主要表现在：解决了普通光谱议分辨率低，很难捕捉单脉冲信号的问题，实现了单频单脉冲放大时SBS频移的精确测量，此装置可同时用于测量激光的谱线宽度，判别激光模式，通过改变固定F-P腔的腔长，改变自由光谱范围和分辨率，具有通用性强、灵敏度高、装置简单且价格低廉等优点。

附图说明

图1是单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置的结构示意图。

图中：