兩個激光器間的光場相位鎖定裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其特征在于：包括激光器A（1）、偏振控制器A（2）、三端口光環(huán)形器A（3）、光學(xué)非線性器件（4）、注入反饋模塊（5），三端口光環(huán)形器A（3）包括三端口光環(huán)形器A端口一（3a）、三端口光環(huán)形器A端口二（3b）、三端口光環(huán)形器A端口三（3c），激光器A（1）與偏振控制器A（2）輸入端連接，偏振控制器A（2）輸出端連接到三端口光環(huán)形器A端口一（3a），三端口光環(huán)形器A端口二（3b）連接光學(xué)非線性器件（4），光學(xué)非線性器件（4）連接注入反饋模塊（5）。本發(fā)明系統(tǒng)效果好、穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)簡單。
【專利說明】兩個激光器間的光場相位鎖定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光場間的相位鎖定技術(shù)，尤其涉及兩個激光器間的光場相位鎖定裝置。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]在許多光學(xué)應(yīng)用或光信號處理技術(shù)中，往往需要用到兩束甚至多束具有穩(wěn)定相位關(guān)系的光，如對一路光信號的外差檢測、全光信號的上變頻或者利用外差法產(chǎn)生微波信號等。眾所周知，兩個獨立激光器發(fā)出的光雖然線寬很窄并且有很好的長期穩(wěn)定性，但并不具有相互間的相位穩(wěn)定性。為了使得兩個激光器間的光場相位穩(wěn)定，通常需要采用光鎖相環(huán)(Optical Phase Lock Loop)技術(shù)。在光鎖相技術(shù)中，兩個獨立激光器所發(fā)出的光先經(jīng)過光混頻，通過光電轉(zhuǎn)換器件將混頻信號變?yōu)橐粋€電信號。此電信號經(jīng)過電子鑒相技術(shù)獲得相差信號，再通過計算得到反饋控制信號后反饋調(diào)節(jié)其中一個激光器，以獲得兩個激光器間的相位穩(wěn)定。在這種方法中，需要大量的電子控制技術(shù)和復(fù)雜的算法，極大的增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，且最終效果并不十分理想。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供的一種系統(tǒng)效果好、穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)簡單的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置。
[0006]本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:本發(fā)明的一種兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，包括激光器A、偏振控制器A、三端口光環(huán)形器A、光學(xué)非線性器件、注入反饋模塊，三端口光環(huán)形器A包括三端口光環(huán)形器A端口一、三端口光環(huán)形器A端口二、三端口光環(huán)形器A端口三，激光器A與偏振控制器A輸入端連接，偏振控制器A輸出端連接到三端口光環(huán)形器A端口一，三端口光環(huán)形器A端口 二連接光學(xué)非線性器件，光學(xué)非線性器件連接注入反饋模塊。
[0007]上述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其中:注入反饋模塊包含三端口光環(huán)形器B、三端口光環(huán)形器C、偏振控制器B、激光器B，三端口光環(huán)形器B包括三端口光環(huán)形器B端口一、三端口光環(huán)形器B端口二、三端口光環(huán)形器B端口三，三端口光環(huán)形器C包括三端口光環(huán)形器C端口一、三端口光環(huán)形器C端口二、三端口光環(huán)形器C端口三，光學(xué)非線性器件連接三端口光環(huán)形器B端口二，三端口光環(huán)形器B端口三連接三端口光環(huán)形器C的端口一，三端口光環(huán)形器C的端口二連接偏振控制器B，偏振控制器B連接注入激光器B，三端口光環(huán)形器C的端口三連接三端口光環(huán)形器B端口一。
[0008]上述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其中:兩注入反饋模塊包含光延時線、偏振控制器B、激光器B，光學(xué)非線性器件連接光延時線，光延時線輸出連接偏振控制器B，偏振控制器B連接注入激光器B。[0009]上述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其中:激光器A、激光器B均采用半導(dǎo)體DFB激光器，光學(xué)非線性器件采用半導(dǎo)體光放大器。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的有益效果，從以上技術(shù)方案可知:激光器A所產(chǎn)生的波長為I1的光進(jìn)入偏振控制器A的輸入端，偏振控制器A可以調(diào)節(jié)光場的偏振態(tài)，其輸出連接到三端口光環(huán)形器A端口 一并從端口二輸出，三端口光環(huán)形器A端口二連接光學(xué)非線性器件，光學(xué)非線性器件的另一端連接注入反饋模塊。注入反饋模塊中的激光器B自身能發(fā)出波長為I,的激光，當(dāng)為的光注入后，注入反饋模塊輸出波長為表和I,的兩路光。此時，這兩路激光的相位仍相互獨立，并返回輸出進(jìn)入光學(xué)非線性器件。在光學(xué)非線性器件中，A1和A,產(chǎn)生不穩(wěn)定的頻率為I尤-A I拍頻信號并對相向傳輸?shù)牟ㄩL為A的
光進(jìn)行非線性調(diào)制，使得；I1由光學(xué)非線性器件輸出后產(chǎn)生波長為為± 為|的不穩(wěn)
定邊帶。此邊帶如前面所描述的光路將再次注入注入反饋模塊去鎖定注入反饋模塊中激光器B所產(chǎn)生的波長為A的光場相位，通過多次的這種反饋調(diào)制和注入鎖定過程，最終兩個激光器間的光場相位將得到鎖定。此鎖定后的兩路激光將進(jìn)入三端口光環(huán)形器A端口二，最終由三端口光環(huán)形器A端口三輸出。本發(fā)明利用光場間的非線性調(diào)制和激光器自身的注入鎖定特性完成兩個獨立激光器間的光場相位鎖定，避免了諸如光電轉(zhuǎn)換、鑒相和反饋運(yùn)算等復(fù)雜過程。極大的降低了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，具有良好的實用性。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，且成本低，因而極具使用價值。
[0011]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)記:
1、激光器A ; 2、偏振控制器A ; 3、三端口光環(huán)形器A ; 3a、三端口光環(huán)形器A端口一； 3b、三端口光環(huán)形器A端口二 ；3c、三端口光環(huán)形器A端口三；4、光學(xué)非線性器件；5、注入反饋模塊；6、三端口光環(huán)形器B ;6a、三端口光環(huán)形器B端口一 ；6b、三端口光環(huán)形器B端口二 ；6c、三端口光環(huán)形器B端口三；7、三端口光環(huán)形器C ;7a、三端口光環(huán)形器C端口一 ；7b、三端口光環(huán)形器C端口二 ；7c、三端口光環(huán)形器C端口三；8、偏振控制器B ;9、激光器B ;10、光延時線以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明:
【具體實施方式】
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置的【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0013]實施例1:
如圖1-2所示，兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，包括激光器A (I)、偏振控制器A(2)、三端口光環(huán)形器A (3)、光學(xué)非線性器件(4)、注入反饋模塊(5)，三端口光環(huán)形器A3包括三端口光環(huán)形器A端口一 3a、三端口光環(huán)形器A端口二 3b、三端口光環(huán)形器A端口三3c，激光器A (I)與偏振控制器A (2)輸入端連接，偏振控制器A (2)輸出端連接到三端口光環(huán)形器A端口一(3a)，三端口光環(huán)形器A端口二(3b)連接光學(xué)非線性器件(4)，光學(xué)非線性器件(4)連接注入反饋模塊(5)；
其中:注入反饋模塊(5)包含三端口光環(huán)形器B (6)、三端口光環(huán)形器C (7)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，三端口光環(huán)形器B (6)包括三端口光環(huán)形器B端口一 6a、三端口光環(huán)形器B端口二 6b、三端口光環(huán)形器B端口三6c，三端口光環(huán)形器C7包括三端口光環(huán)形器C端口一 7a、三端口光環(huán)形器C端口二 7b、三端口光環(huán)形器C端口三7c，光學(xué)非線性器件(4 )連接三端口光環(huán)形器B端口二( 6b )，三端口光環(huán)形器B端口三(6c )連接三端口光環(huán)形器C的端口一(7a)，三端口光環(huán)形器C的端口二(7b)連接偏振控制器B (8)，偏振控制器B(8 )連接注入激光器B (9 )，三端口光環(huán)形器C的端口三(7c )連接三端口光環(huán)形器B端口一 (6a)。
[0014]其中:激光器A (I)、激光器B (9)均采用半導(dǎo)體DFB激光器，光學(xué)非線性器件(4)采用半導(dǎo)體光放大器。
[0015]工作原理:半導(dǎo)體DFB激光器A (I)所產(chǎn)生的波長為毛的光進(jìn)入偏振控制器A
(2)的輸入端，偏振控制器A (2)可以調(diào)節(jié)光場的偏振態(tài)，其輸出連接到三端口光環(huán)形器A端口一(3a)并從三端口光環(huán)形器A端口二(3b)輸出，到半導(dǎo)體光放大器(4)，經(jīng)半導(dǎo)體光放大器(4)輸入三端口光環(huán)形器B端口二(6b)并從三端口光環(huán)形器B端口三(6c)輸出至三端口光環(huán)形器C端口一(7a)并從三端口光環(huán)形器C端口二(7b)輸出，經(jīng)偏振控制器B
(8)控制光場的偏振態(tài)后輸出注入半導(dǎo)體DFB激光器B (9);半導(dǎo)體DFB激光器B (9)自身能發(fā)出波長為I,的激光，注入后輸出波長為I1和I,的兩路光。此時，這兩路激光的相位仍相互獨立，并返回通過偏振控制器B (8)后由三端口光環(huán)形器C端口三(7c)輸出進(jìn)入三端口光環(huán)形器B端口一( 6a)，再從三端口光環(huán)形器B端口二( 6b )輸出進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器
(4)。在半導(dǎo)體光放大器(4)中，和Ji1產(chǎn)生不穩(wěn)定的頻率為I尤-4 I拍頻信號并對相向傳輸?shù)牟ㄩL為;I1的光進(jìn)行非線性調(diào)制，使得表由半導(dǎo)體光放大器(4)輸出后產(chǎn)生波長為
I1土 |A- 的不穩(wěn)定邊帶。此邊帶如前面所描述的光路將再次注入半導(dǎo)體DFB激光器B (9)去鎖定半導(dǎo)體DFB激光器B (9)所產(chǎn)生的波長為I,的光場相位，通過多次的這種反饋調(diào)制和注入鎖定過程，半導(dǎo)體DFB激光器B (9)的波長I,的光場相位被半導(dǎo)體DFB激光器A (I)的I1 土 |A- A I邊帶鎖定，由于載波邊帶間的相位關(guān)系，最終半導(dǎo)體DFB激光器A (I)和半導(dǎo)體DFB激光器B (9)間的光場相位將得到鎖定。此鎖定后的兩路激光I1
和A3將進(jìn)入三端口光環(huán)形器A端口二(3b)，最終由三端口光環(huán)形器A端口三(3c)輸出。
[0016]實施例2:
如圖1、3所示，兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，包括激光器A (I)、偏振控制器A
(2)、三端口光環(huán)形器A (3)、光學(xué)非線性器件(4)、注入反饋模塊(5)，三端口光環(huán)形器A3包括三端口光環(huán)形器A端口一 3a、三端口光環(huán)形器A端口二 3b、三端口光環(huán)形器A端口三3c，激光器A (I)與偏振控制器A (2)輸入端連接，偏振控制器A (2)輸出端連接到三端口光環(huán)形器A端口一(3a)，三端口光環(huán)形器A端口二(3b)連接光學(xué)非線性器件(4)，光學(xué)非線性器件(4 )，光學(xué)非線性器件(4 )連接注入反饋模塊(5 );
其中:注入反饋模塊(5)包含光延時線(10)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，光學(xué)非線性器件(4)連接光延時線(10)，光延時線(10)輸出連接偏振控制器B (8)，偏振控制器B (8)連接注入激光器B (9)。
[0017]激光器A (I)、激光器B (9)均采用半導(dǎo)體DFB激光器，光學(xué)非線性器件(4)采用半導(dǎo)體光放大器。
[0018]工作原理:半導(dǎo)體DFB激光器A( I)所產(chǎn)生的波長為I1的光進(jìn)入偏振控制器A(2)
的輸入端，偏振控制器A (2)可以調(diào)節(jié)光場的偏振態(tài)，其輸出連接到三端口光環(huán)形器A端口一(3a)并從三端口光環(huán)形器A端口二(3b)輸出，三端口光環(huán)形器A端口二(3b)連接半導(dǎo)體光放大器(4)，半導(dǎo)體光放大器(4)的另一端連接光延時線(10)，光延時線(10)的輸出連接偏振控制器B (8),偏振控制器B (8)控制光場的偏振態(tài)后輸出注入半導(dǎo)體DFB激光器B
(9)。半導(dǎo)體DFB激光器B (9)自身能發(fā)出波長為I,的激光，注入后輸出波長為毛和I,的兩路光。此時，這兩路激光的相位仍相互獨立，并返回通過偏振控制器B (8)后進(jìn)入光延時線(10),光延時線(10)輸出后進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器(4)。在半導(dǎo)體光放大器(4)中，A1
和I3產(chǎn)生不穩(wěn)定的頻率為^ A I拍頻信號并對相向傳輸?shù)牟ㄩL為I1的光進(jìn)行非線性
調(diào)制，使得先由半導(dǎo)體光放大器(4)輸出后產(chǎn)生波長為毛土 |A- 的不穩(wěn)定邊帶。此邊帶如前面所描述的光路將再次注入半導(dǎo)體DFB激光器B (9)去鎖定半導(dǎo)體DFB激光器B
(9)所產(chǎn)生的波長為Ia的光場相位，通過多次的這種反饋調(diào)制和注入鎖定過程，半導(dǎo)體DFB
激光器B (9)的波長I,的光場相位被半導(dǎo)體DFB激光器A (I)的I1 土 I尤-A I邊帶鎖定，由于載波邊帶間的相位關(guān)系，最終半導(dǎo)體DFB激光器A (I)和半導(dǎo)體DFB激光器B (9)間的光場相位將得到鎖定。此鎖定后的兩路激光;I1和/t,將進(jìn)入三端口光環(huán)形器A端口二(3b)，最終由三端口光環(huán)形器A端口三(3c)輸出。
[0019]本發(fā)明所述并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出其它的實施方式， 同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其特征在于:包括激光器A (I)、偏振控制器A(2)、三端口光環(huán)形器A(3)、光學(xué)非線性器件(4)、注入反饋模塊(5)，三端口光環(huán)形器A(3 )包括三端口光環(huán)形器A端口一( 3a)、三端口光環(huán)形器A端口二( 3b )、三端口光環(huán)形器A端口三(3c)，激光器A (I)與偏振控制器A (2)輸入端連接，偏振控制器A (2)輸出端連接到三端口光環(huán)形器A端口一( 3a)，三端口光環(huán)形器A端口二( 3b )連接光學(xué)非線性器件(4 )，光學(xué)非線性器件(4)連接注入反饋模塊(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其特征在于:注入反饋模塊(5)包含三端口光環(huán)形器B (6)、三端口光環(huán)形器C (7)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，三端口光環(huán)形器B (6 )包括三端口光環(huán)形器B端口一( 6a)、三端口光環(huán)形器B端口二( 6b )、三端口光環(huán)形器B端口三(6c)，三端口光環(huán)形器C (7)包括三端口光環(huán)形器C端口一(7a)、三端口光環(huán)形器C端口二( 7b )、三端口光環(huán)形器C端口三(7c )，光學(xué)非線性器件(4 )連接三端口光環(huán)形器B端口二( 6b )，三端口光環(huán)形器B端口三(6c )連接三端口光環(huán)形器C的端口一(7a)，三端口光環(huán)形器C的端口二(7b)連接偏振控制器B (8)，偏振控制器B (8)連接注入激光器B (9)，三端口光環(huán)形器C的端口三(7c)連接三端口光環(huán)形器B端口一(6a)。
3.如權(quán)利要求1所述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其特征在于:兩注入反饋模塊(5)包含光延時線(10)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，光學(xué)非線性器件(4)連接光延時線(10)，光延時線(10)輸出連接偏振控制器B (8)，偏振控制器B (8)連接注入激光器B (9)。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其特征在于:激光器A (I)、激光器B (9)均采用半導(dǎo)體DFB激光器，光學(xué)非線性器件(4)采用半導(dǎo)體光放大器。
【文檔編號】H01S5/40GK103682982SQ201310722498
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】江陽, 白光富, 蔡紹洪 申請人:貴州大學(xué)