[发明专利]超荧光光纤光源及其超荧光的产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤陀螺领域，特别涉及一种超荧光光纤光源及其超荧光的产生方法。

背景技术

光纤陀螺在应用过程中，很容易受到光纤环中背向散射、偏振耦合效应以及克尔效应等引起的相干误差以及噪声的影响。为抑制此类误差及噪声的干扰，光纤陀螺需要采用宽谱光源。而对于精密级应用的光纤陀螺，其零偏稳定性需要在0.001°/h，标度因数稳定性要求在10^-6以下，这要求光源不仅具有较宽的输出光谱，还要有较好的平均波长稳定性。作为一种低相干性宽带光源，超荧光光纤光源输出光谱较宽，且具有较好的平均波长稳定性，因而成为精密级光纤陀螺较为理想的光源选择。

为实现超荧光光纤光源高的平均波长稳定性，需要对增益光纤的长度、泵浦功率、泵浦波长以及光源结构等进行优化。其中，当环境温度变化时，LD（laser diode，激光二极管）的泵浦波长也随之发生变化。对于同一LD泵浦源而言，当温度升高时，LD泵浦源的泵浦波长向长波漂移；当温度降低时，LD泵浦源的泵浦波长向短波长漂移。当泵浦波长变化时，增益光纤对于泵浦功率的吸收也会随之改变，从而影响沿光纤分布的粒子数反转以及最终输出的光谱形状及超荧光的平均波长。同时，当泵浦功率变化时，由于增益饱和的作用，也会影响最终输出光谱的形状。因而，现有的超荧光光纤光源，需要对LD泵浦源进行严格的温度控制和电流控制，以尽量减小泵浦波长及泵浦功率变化对输出超荧光的平均波长的影响。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是降低环境温度变化对LD泵浦功率和泵浦波长的影响，解决现有的超荧光光纤光源需要对LD泵浦源进行严格的温度控制的缺陷。

为达到上述目的，本发明一方面提出了一种超荧光光纤光源，包括：多个LD泵浦源，用于输出激光，其中，所述超荧光光纤光源的工作温度范围划分为多个工作温区，每个所述LD泵浦源输出的泵浦波长与一个所述工作温区相匹配；多个LD驱动电源，分别为所述多个LD泵浦源提供驱动电流；泵浦合束器，与每个所述LD泵浦源的输出端连接，用于对输出激光进行耦合并注入至增益介质；所述增益介质，用于吸收所述泵浦合束器注入的所述激光，以激发产生超荧光并且放大，放大的所述超荧光的一部分经所述泵浦合束器耦合后输出。

在本发明的一个实施例中，根据所述超荧光光纤光源所处的工作温区，选择与所处的工作温区对应的一个所述LD泵浦源独立工作。

在本发明的一个实施例中，根据所述超荧光光纤光源所处的工作温区，选择多个所述LD泵浦源共同工作，其中，与所处的工作温区对应的一个所述LD泵浦源的泵浦功率在总泵浦功率中的比重大于其余各个所述LD泵浦源的泵浦功率在所述总泵浦功率中的比重。

在本发明的一个实施例中，所述超荧光光纤光源还包括反射控制端，所述反射控制端与所述增益介质的输出端连接，用于将放大的所述超荧光的另一部分反射至所述增益介质继续放大后经所述泵浦合束器耦合后输出。

在本发明的一个实施例中，所述反射控制端包括：法拉第旋转镜、反射镜和光纤光栅中的一种或多种的组合。

在本发明的一个实施例中，所述超荧光光纤光源还包括：隔离器，所述隔离器与所述泵浦合束器的荧光输出端连接，用于阻挡由所述泵浦合束器的荧光输出端输出的所述超荧光回馈射入所述泵浦合束器。

在本发明的一个实施例中，所述超荧光光纤光源还包括：光谱探头，与所述泵浦合束器的荧光输出端或所述隔离器的输出端连接，用于采集输出的所述超荧光的光谱信息；数字控制模块，连接在所述光谱探头的输出端和每个所述LD驱动电源之间，根据输出的所述超荧光的平均波长随所述超荧光光纤光源所处的温度的变化情况，对每个所述LD驱动电源的驱动电流进行闭环控制，通过设置合适的泵浦功率以弥补温度变化对所述超荧光光纤光源的平均波长的影响。

在本发明的一个实施例中，所述数字控制模块包括：比较单元，用于比较在不同工作温度状况下采集的所述光谱信息以得到比较结果；控制单元，用于根据所述比较结果对每个所述LD驱动电源的驱动电流进行闭环控制。