[發(fā)明專利]基于電域延遲自相關(guān)的激光器頻率差鎖定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210431233.8
• 申請(qǐng)日: 2012-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN102983829A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)生鵬;劉冬冬;何興道
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號(hào): H03H7/12
• 分類號(hào): H03H7/12
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于電域延遲自相關(guān)的激光器頻率差鎖定方法。

背景技術(shù)

在布里淵光纖傳感中，需要將泵浦激光器和布里淵信號(hào)激光器的頻率差鎖定在布里淵頻移附近。在光通信、激光雷達(dá)、光學(xué)測(cè)試等領(lǐng)域，也經(jīng)常需要兩只頻率差穩(wěn)定的激光器，以得到兩束頻率差穩(wěn)定的激光束，從而實(shí)現(xiàn)相干檢測(cè)。在布里淵光纖傳感中，為了得到兩頻率差穩(wěn)定的激光束，也可以采用移頻技術(shù)。該移頻技術(shù)只采用一只激光器，把該激光器出來(lái)的光經(jīng)光耦合器分為兩束。其中一束經(jīng)光移頻器向上移頻后作為泵浦激光，另一束則直接作為布里淵信號(hào)激光束。或者正好相反，其中一束經(jīng)光移頻器向下移頻后作為布里淵信號(hào)激光束，另一束則直接作為泵浦激光束。移頻技術(shù)中兩激光束的頻率差精度取決于移頻器件的性能，也會(huì)存在范圍的變化。

目前，在布里淵傳感領(lǐng)域，許多已經(jīng)報(bào)道的文獻(xiàn)仍然采用兩只激光器頻率差鎖定方案。目前，為了使兩只激光器的頻率差保持為某一固定值，也即實(shí)現(xiàn)兩只激光器頻率差的鎖定，采用的是光域延遲自相關(guān)技術(shù)，見參考文獻(xiàn)O.?Chen,?Y.?Wan,?and?etc.,?“Development?of?the?offset?locking?based?distributed?sensor,”?Proc.?of?SPIE,?vol.5579,?pp.31-42,?2004.，而采用電域延遲自相關(guān)技術(shù)則從未報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種基于電域延遲自相關(guān)的激光器頻率差鎖定方法，它具有精度高、器件靈活的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明通過(guò)將兩只激光器的輸出光束經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器混頻，將混頻后的信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通濾波器I。帶通濾波器I只讓兩束激光器的差頻信號(hào)通過(guò)。為了獲得差頻信號(hào)大小的變化量，將差頻信號(hào)一分為二，其中一束直接進(jìn)入乘法器，另一束經(jīng)過(guò)延遲器后進(jìn)入乘法器。調(diào)節(jié)延遲器的延遲大小，從而使乘法器輸出信號(hào)的大小與兩束激光器頻率差的變化量成正比。

當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，因?yàn)閹V波器I后輸出的信號(hào)會(huì)比較弱，這使得乘法器輸出信號(hào)會(huì)很弱，從而使得乘法器輸出信號(hào)與兩束激光器頻率差間的比例系數(shù)很小，影響了頻率差鎖定性能。為此，本發(fā)明在帶通濾波器后增加了放大電路，從而極大提升乘法器輸出信號(hào)與兩束激光器頻率差間的比例系數(shù)

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下步驟：（1）兩只激光器經(jīng)光耦合器后進(jìn)入光電探測(cè)器；（2）光電探測(cè)器的輸出信號(hào)經(jīng)帶通濾波器I提取差頻信號(hào)；（3）帶通濾波器I輸出的差頻信號(hào)經(jīng)放大電路放大；（4）放大后的信號(hào)一分為二，一路直接進(jìn)入乘法器，另一路經(jīng)過(guò)延遲器后再進(jìn)入乘法器，兩路信號(hào)在乘法器中完成自相關(guān)運(yùn)算。乘法器輸出信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器II，從而只讓低頻信號(hào)通過(guò)。通過(guò)調(diào)整延遲器的延遲時(shí)間，可使帶通濾波器II的輸出信號(hào)大小與兩只激光器的頻率差變化成線性關(guān)系；（5）帶通濾波器II的輸出信號(hào)作為控制信號(hào)進(jìn)入控制電路，控制電路根據(jù)帶通濾波器II的輸出信號(hào)去調(diào)整激光器II的頻率，從而使兩只激光器的頻率差保持穩(wěn)定。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：本發(fā)明實(shí)施較為簡(jiǎn)單，而且精度高與穩(wěn)定性好，采用較為普遍的電器件，使得成本降低，器件可以靈活使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理方框圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施過(guò)程對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)闡述：

如圖1所示，本發(fā)明采用如下步驟：（1）激光器I和激光器II經(jīng)光耦合器后進(jìn)入光電探測(cè)器；（2）光電探測(cè)器的輸出信號(hào)經(jīng)帶通濾波器I提取差頻信號(hào)；（3）帶通濾波器I輸出的差頻信號(hào)經(jīng)放大電路放大；（4）放大后的信號(hào)一分為二，一路直接進(jìn)入乘法器，另一路經(jīng)過(guò)延遲器后再進(jìn)入乘法器，兩路信號(hào)在乘法器中完成自相關(guān)運(yùn)算；乘法器輸出信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器II，從而只讓低頻信號(hào)通過(guò)，通過(guò)調(diào)整延遲器的延遲時(shí)間，可使帶通濾波器II的輸出信號(hào)大小與兩只激光器的頻率差變化成線性關(guān)系；（5）帶通濾波器II的輸出信號(hào)作為控制信號(hào)進(jìn)入控制電路，控制電路根據(jù)帶通濾波器II的輸出信號(hào)去調(diào)整激光器II的頻率，從而使兩只激光器的頻率差保持穩(wěn)定。

1、激光器I和激光器II的輸出光束經(jīng)光耦合器后進(jìn)入光電探測(cè)器，光電探測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器I；