[發明專利]基于溫控機制的同步雙頻脈沖微片激光器裝置

無效

• 申請號: 201310299903.X
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN103368044A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 胡淼;張慧;張飛;劉晨曦;徐國蕊;黃前鋒;鄧晶
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042;H01S3/101
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于微波光子學領域，具體是基于溫控機制的同步雙頻脈沖微片激光器裝置。

背景技術

隨著多媒體移動通信和固定網寬帶無線接入的不斷發展，用戶對無線通信系統的帶寬提出了越來越高的要求。在無線通信系統已經廣泛應用于分米頻段(300MHz-3GHz)微波通信的背景下，頻率更高的信道逐漸成為需求，如厘米波頻段(3GHz-30GHz)和毫米波頻段(30GHz-300GHz)。毫米波波長在1mm-10mm，其頻譜位于微波與遠紅外波想交疊的范圍，具有兩種波譜的優點，如頻帶寬、方向性好、抗干擾能力強。目前，毫米波在軍事和民用領域有重大的價值，已經在雷達、通信、電子對抗、遙感和輻射測量儀器等方面得到了廣泛的體現；而頻段帶寬較寬的毫米波受大氣的影響比較嚴重，不適合遠距離傳輸，因此將光纖通信與無線通信融合得到大頻段帶寬的光載無線通信Radio?over?fiber（ROF）技術應運而生。ROF技術將光纖通信技術與毫米波通信技術進行融合，既可有效解決毫米波在大氣中傳輸距離短的問題，又可以實現無線通信的寬帶化。

其中光生毫米波技術作為ROF系統的一項關鍵技術也越來越受到廣泛的關注，光生毫米波技術的方法主要有光外差法、光倍頻法和基于調制的方法，其中光外差法對兩列光的相干性要求比較高，所以目前主要采用雙頻微片激光器光外差法拍頻產生毫米波。雙頻微片激光器是指在一個激光諧振腔中能夠同時產生兩種不同頻率的激光輸出的激光器，它的諧振腔長度一般都在毫米量級，雙頻微片激光器輸出的光束自拍頻，容易產生低相位噪聲、百GHz的毫米波信號；典型的雙頻微片激光器結構是在增益介質兩端直接鍍膜形成一體化的微型諧振腔，具有結構穩定、光束質量好、頻差大的優點。光生毫米波中對雙頻激光脈沖的時間同步和相干性要求比較高，本發明裝置采用一種新型的方法實現了對雙頻激光脈沖時間同步的精細調整，為光生毫米波打下基礎。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種基于溫控機制的同步雙頻脈沖微片激光器裝置，通過采用LD預抽運、對激光器抽運源和微片增益介質的熱沉進行溫控，以得到時間同步的雙頻激光脈沖輸出，為下一步光生毫米波應用于光載無線通信打下基礎。

本發明包括雙頻激光產生裝置和同步雙頻激光脈沖輸出裝置。

所述的雙頻激光產生裝置包括微片激光器抽運源、傳輸光纖、自聚焦透鏡、微片增益介質和半導體溫控。微片激光器抽運源輸出的激光經過傳輸光纖會聚到自聚焦透鏡中心，然后入射到微片增益介質中。

微片激光器抽運源包括808nm激光器和脈沖信號調制源，使得能夠在一根傳輸光纖中同時輸出直流抽運光和脈沖抽運光。具體實施中通過改變微片激光器抽運源的預抽運參數（直流抽運電流、脈沖抽運電流、抽運脈沖脈寬、抽運脈沖重復頻率），可以獲得重復頻率可控的脈沖激光序列。

傳輸光纖采用插入損耗較小的多模光纖；微片增益介質采用各向異性的雙頻微片晶體，在晶體的前端面和后端面分別鍍膜；半導體溫控用于對微片激光器抽運源和微片增益介質的溫度進行調節。

所述的同步雙頻激光脈沖輸出裝置包括濾波片、分束器、偏振分束片、數字示波器、準直器、耦合器、RF?(射頻)分析儀和頻譜分析儀；其中的濾波片用于選擇所需的特定波長；分束器用于把激光分成兩個光路；偏振分束片用于使正交偏振的兩個激光模式分開；數字示波器用于觀測一個抽運脈沖內雙頻激光脈沖對齊情況(根據抽運電流的大小，雙頻激光脈沖一般在時間上有微秒量級的時間差)；準直器用于將輸出的光變成平行光，使光最大效率的進入耦合器；耦合器用于實現光信號的分路；射頻(RF)分析儀和頻譜分析儀用于觀測雙頻激光脈沖的頻譜特性。

所述的傳輸光纖中心、自聚焦透鏡、增益介質中心處于同一光軸上。

抽運過程中通過對微片激光器抽運源和微片增益介質的熱沉進行溫控，調整雙頻激光脈沖的增益譜線和振蕩激光波長，進而調整雙頻激光脈沖的出光時間使之同步得到同步雙頻激光脈沖輸出，并觀察雙頻激光脈沖時間同步后的頻譜特性。

本發明有益效果：整個裝置的設計結構比較簡單、制作比較容易，通過調整預抽運參數，可以將激光脈沖限制在對應的抽運脈沖時間范圍內。通過進一步對微片激光器抽運源和微片增益介質的熱沉進行溫控，移動增益譜線和振蕩激光波長，實現時間同步的雙頻激光脈沖輸出；為應用中研制穩定性好、實用性強的毫米波奠定基礎，是一種具有較大應用前景的基于溫控機制的同步雙頻脈沖微片激光器裝置。

附圖說明