[發明專利]一種兩段式弱調制F?P腔

在審

• 申請號: 201710870853.4
• 申請日: 2017-09-23
• 公開（公告）號: CN107611757A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 楊中民;程輝輝;喬田;林巍;汪思敏
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/091;G02B6/38
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及高精細度F-P腔技術領域，具體涉及一種能實現脈沖重復頻率加倍的兩段式弱調制法布里-帕羅腔(以下簡稱F-P腔)

背景技術

為了滿足天文探測光譜校準的需求，更好地實現類地球行星的精確探測，如何將激光器輸出脈沖重復頻率加倍，一直是被關注的重點課題。近年來，人們對外太空的關注程度不斷增加，重復頻率加倍技術的研究逐漸成為研究熱點。

重頻加倍技術有兩大思路：其一是在腔外引入兩個平行的二色鏡，通過構建腔外F-P腔來增加重復頻率，該方法最早于1989年由Sizer等人率先提出，后來在一系列實驗中被證實；其二是在腔內構建一個F-P腔或等效F-P腔，直接實現超高重頻的脈沖輸出。盡管目前的重頻加倍技術已經在高重頻寬帶光譜方向上取得了一定的進展，但是，已有的高精細度F-P腔濾波器由于其頻率選擇性，存在著易失諧、反饋控制系統復雜、脈沖串不規則等問題，在實際應用中具有諸多限制。

對于一個兩端放置有反射率分別為R₁和R₂的反射鏡的F-P腔，其精細度可表示為：F＝π(R₁R₂)^1/4/(1-R₁R₂^1/2)。目前，用于提高脈沖重復頻率的F-P腔濾波器，為了使不需要的脈沖得到有效抑制，精細度普遍在10²～10⁴范圍內。盡管脈沖在F-P腔內往返時，這種抑制作用會加倍，但是，據報道，為了達到50dB的非諧振抑制，也需要F-P腔的精細度至少能達到400。然而，高精細度會帶來保持濾波器傳輸的峰值和所需模式一致性的困難，而且其累積效應會引起相位漂移。

為了解決這些問題，克服高精細度F-P腔在脈沖重復頻率加倍上的缺陷，本發明提出了一種新型的兩段式弱調制F-P腔，它突破了以往對精細度要求的極限，讓精細度降低兩個數量級，并且能夠直接在鎖模激光器內產生與高精細度F-P腔質量相當的高信噪比二倍頻。

發明內容

本發明的目的之一在于提出了一種能將脈沖重復頻率加倍的位于激光腔內的弱調制F-P腔，其弱調制深度比已有報道的傳統的F-P腔要下降兩個數量級。

本發明的目的至少通過以下方案之一實現。

一種兩段式弱調制F-P腔，包括兩段不同的光纖、全反射鏡與二色鏡；兩段不同的光纖的兩端經過鏡面拋光，兩段不同的光纖相互之間通過物理對接的方式連接；兩段不同的光纖各自的另一端分別放置有二色鏡和全反射鏡；二色鏡和全反射鏡分別與兩段不同光纖對接的拋光面構成了兩個有相互作用的弱調制F-P腔；其中，二色鏡對泵浦光功率的透過大于90％，對信號光的透過小于10％；兩段不同的光纖的長度均小于等于10cm。

進一步地，輸入泵浦光后，兩個F-P腔會相互作用，產生一個扇形的周期性包絡；該包絡能抑制基頻，直接產生二倍頻。

進一步地，其調制深度均小于10％，精細度小于100。

進一步地，兩段不同的光纖分別為一段有源光纖與一段無源光纖，兩段不同的光纖的兩端拋光成鏡面后，采用機械對接的方式將其中一端相互連接；有源光纖未與無源光纖連接的另一端，放置全反射鏡；無源光纖未與有源光纖連接的另一端，放置二色鏡；有源光纖與無源光纖分別組成了兩段緊密相連、有相互作用的弱調制F-P腔。

進一步地，所述的一種兩段式弱調制F-P腔從左到右依次是二色鏡,第一陶瓷管、普通單模光纖、第二陶瓷管、第三陶瓷管、增益光纖、第四陶瓷管、全反射鏡；其中各陶瓷管的內徑與光纖的外徑相同，普通單模光纖和增益光纖穿于陶瓷管內；各陶瓷管的端面磨平后進行鏡面拋光處理；二色鏡對泵浦光的透過率為95％，對信號光的透過率為5％；二色鏡與第二陶瓷管的平整端面構成了第一弱調制F-P腔，全反射鏡與第三陶瓷管的平整端面構成了第二弱調制F-P腔；第二陶瓷管與第三陶瓷管通過機械對接的方式，將兩段光纖即普通單模光纖和增益光纖連接在一起。

進一步地，所述的一種兩段式弱調制F-P腔從左到右依次是二色鏡、第一玻璃管、普通單模光纖、第二玻璃管、增益光纖、全反射鏡；其中，各玻璃管的內徑與光纖的外徑相同，光纖穿于玻璃管內，玻璃管的端面磨平后進行鏡面拋光處理；二色鏡對泵浦光的透過率為90％，對信號光的透過率為5％；二色鏡與第一玻璃管另一端的平整端面構成了第一弱調制F-P腔，全反射鏡與第二玻璃管管另一端的平整端面構成了第二弱調制F-P腔；第一玻璃管與第二玻璃管通過機械對接的方式，將兩段光纖連接在一起。