[发明专利]一种两段式弱调制F‑P腔

说明书

技术领域

本发明涉及高精细度F-P腔技术领域，具体涉及一种能实现脉冲重复频率加倍的两段式弱调制法布里-帕罗腔(以下简称F-P腔)

背景技术

为了满足天文探测光谱校准的需求，更好地实现类地球行星的精确探测，如何将激光器输出脉冲重复频率加倍，一直是被关注的重点课题。近年来，人们对外太空的关注程度不断增加，重复频率加倍技术的研究逐渐成为研究热点。

重频加倍技术有两大思路：其一是在腔外引入两个平行的二色镜，通过构建腔外F-P腔来增加重复频率，该方法最早于1989年由Sizer等人率先提出，后来在一系列实验中被证实；其二是在腔内构建一个F-P腔或等效F-P腔，直接实现超高重频的脉冲输出。尽管目前的重频加倍技术已经在高重频宽带光谱方向上取得了一定的进展，但是，已有的高精细度F-P腔滤波器由于其频率选择性，存在着易失谐、反馈控制系统复杂、脉冲串不规则等问题，在实际应用中具有诸多限制。

对于一个两端放置有反射率分别为R₁和R₂的反射镜的F-P腔，其精细度可表示为：F＝π(R₁R₂)^1/4/(1-R₁R₂^1/2)。目前，用于提高脉冲重复频率的F-P腔滤波器，为了使不需要的脉冲得到有效抑制，精细度普遍在10²～10⁴范围内。尽管脉冲在F-P腔内往返时，这种抑制作用会加倍，但是，据报道，为了达到50dB的非谐振抑制，也需要F-P腔的精细度至少能达到400。然而，高精细度会带来保持滤波器传输的峰值和所需模式一致性的困难，而且其累积效应会引起相位漂移。

为了解决这些问题，克服高精细度F-P腔在脉冲重复频率加倍上的缺陷，本发明提出了一种新型的两段式弱调制F-P腔，它突破了以往对精细度要求的极限，让精细度降低两个数量级，并且能够直接在锁模激光器内产生与高精细度F-P腔质量相当的高信噪比二倍频。

发明内容

本发明的目的之一在于提出了一种能将脉冲重复频率加倍的位于激光腔内的弱调制F-P腔，其弱调制深度比已有报道的传统的F-P腔要下降两个数量级。

本发明的目的至少通过以下方案之一实现。

一种两段式弱调制F-P腔，包括两段不同的光纤、全反射镜与二色镜；两段不同的光纤的两端经过镜面抛光，两段不同的光纤相互之间通过物理对接的方式连接；两段不同的光纤各自的另一端分别放置有二色镜和全反射镜；二色镜和全反射镜分别与两段不同光纤对接的抛光面构成了两个有相互作用的弱调制F-P腔；其中，二色镜对泵浦光功率的透过大于90％，对信号光的透过小于10％；两段不同的光纤的长度均小于等于10cm。

进一步地，输入泵浦光后，两个F-P腔会相互作用，产生一个扇形的周期性包络；该包络能抑制基频，直接产生二倍频。

进一步地，其调制深度均小于10％，精细度小于100。

进一步地，两段不同的光纤分别为一段有源光纤与一段无源光纤，两段不同的光纤的两端抛光成镜面后，采用机械对接的方式将其中一端相互连接；有源光纤未与无源光纤连接的另一端，放置全反射镜；无源光纤未与有源光纤连接的另一端，放置二色镜；有源光纤与无源光纤分别组成了两段紧密相连、有相互作用的弱调制F-P腔。

进一步地，所述的一种两段式弱调制F-P腔从左到右依次是二色镜,第一陶瓷管、普通单模光纤、第二陶瓷管、第三陶瓷管、增益光纤、第四陶瓷管、全反射镜；其中各陶瓷管的内径与光纤的外径相同，普通单模光纤和增益光纤穿于陶瓷管内；各陶瓷管的端面磨平后进行镜面抛光处理；二色镜对泵浦光的透过率为95％，对信号光的透过率为5％；二色镜与第二陶瓷管的平整端面构成了第一弱调制F-P腔，全反射镜与第三陶瓷管的平整端面构成了第二弱调制F-P腔；第二陶瓷管与第三陶瓷管通过机械对接的方式，将两段光纤即普通单模光纤和增益光纤连接在一起。

进一步地，所述的一种两段式弱调制F-P腔从左到右依次是二色镜、第一玻璃管、普通单模光纤、第二玻璃管、增益光纤、全反射镜；其中，各玻璃管的内径与光纤的外径相同，光纤穿于玻璃管内，玻璃管的端面磨平后进行镜面抛光处理；二色镜对泵浦光的透过率为90％，对信号光的透过率为5％；二色镜与第一玻璃管另一端的平整端面构成了第一弱调制F-P腔，全反射镜与第二玻璃管管另一端的平整端面构成了第二弱调制F-P腔；第一玻璃管与第二玻璃管通过机械对接的方式，将两段光纤连接在一起。