[发明专利]锁定光通信波段双激光器频率的装置及方法

说明书

本发明公开了一种同时锁定光通信波段双激光器频率的装置与方法。对激光信号进行相位调制产生单光子边带信号，利用偏振复用结合单光子多波长调制通过分别独立解调离散的数字脉冲信号提取对应单一调制频率的误差信号，将误差信号加载到相应压控振荡器的电压调谐端口，通过改变输出射频信号频率从而调谐单光子边带频率，实现了实时锁定双激光器频率到一台保偏光纤光栅的快轴透射峰与慢轴透射峰，同时获得了两束高频率稳定性激光输出。本发明解决了激光频率与参考频率失谐较大时或者激光器不能频率调谐时，无法锁定激光器频率的问题。本发明结构紧凑，操作方便，稳定性高，系统成本低且工作效率高，可应用于精密测量，量子通信，高分辨光谱等领域。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体是一种同时锁定光通信波段双激光器频率的装置及方法，对单光子进行多波长调制并分别独立解调离散的数字脉冲信号提取相应的误差信号，通过调谐对应单光子边带频率将两台激光器同时锁定到一台保偏光纤光栅的方法。

背景技术

高频率稳定性激光广泛应用于精密测量、量子通信、高分辨光谱等领域。当激光器与频率参考的频率相近时，利用负反馈系统将反馈信号加载到激光器的频率调制端口，将激光器锁定到频率参考可以提高激光器的频率稳定性，这种激光系统具有重要的应用价值。人们通过直接调谐激光频率将两台甚至多台激光器同时锁定到频率参考，获得了高频率稳定的激光输出。但是当激光频率与参考频率失谐较大时或者激光器频率不能调谐时，则无法锁定激光频率，限制了激光器的应用。利用声光调制器通过调谐其驱动电压移动激光频率，使激光与频率参考共振最终实现了激光频率锁定，但是声光调制器的调制带宽非常有限，不能在实验中灵活使用。

发明内容

本发明为了解决存在的上述问题，提供了一种锁定光通信波段双激光器频率的装置及方法，解决了激光频率与参考频率失谐较大时或者激光器不能频率调谐时，无法锁定激光器频率的问题。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种锁定光通信波段双激光器频率的装置，包括第一激光系统和第二激光系统。

所述第一激光系统包括第一激光器，所述第一激光器输出沿保偏光纤慢轴传输的单频线偏振激光依次经过保偏光纤连接的第一保偏光纤隔离器、第一保偏光纤衰减器、第一保偏光纤电光调制器后进入保偏光纤偏振合束器的第一输入端。

所述第二激光系统包括第二激光器，所述第二激光器输出沿保偏光纤慢轴传输的单频线偏振激光依次经过保偏光纤连接的第二保偏光纤隔离器、第二保偏光纤衰减器、第二保偏光纤电光调制器后进入所述保偏光纤偏振合束器的第二输入端。

所述保偏光纤偏振合束器的输出端通过保偏光纤与保偏光纤光栅的输入端相连，所述保偏光纤光栅的输出端通过保偏光纤与保偏光纤耦合器的输入端相连，所述保偏光纤耦合器的第一输出端通过保偏光纤与单光子探测器的输入端相连，所述保偏光纤耦合器的第二输出端输出两束频率锁定的偏振正交激光用于实验研究。

所述单光子探测器的第一输出端与第一锁相放大器的输入端相连，所述第一锁相放大器的第一输出端与第一模拟比例积分微分控制器的输入端相连，所述第一锁相放大器的第二输出端与示波器的第一输入端相连，所述第一锁相放大器的调制输出端与第一加法器的第一输入端相连，所述第一加法器的第二输入端与第一射频源的输出端相连，所述第一加法器的输出端与第二加法器的第一输入端相连，所述第一模拟比例积分微分控制器的输出端与第二加法器的第二输入端相连，所述第二加法器的输出端与第一压控振荡器的输入端相连，所述第一压控振荡器的输出端与所述第一保偏光纤电光调制器的调制输入端相连。