[發明專利]基于非平衡光纖干涉儀的窄線寬激光器頻率漂移檢測裝置

在審

• 申請號: 202011137623.5
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112098054A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 岳耀笠;歐陽竑;張昕;劉鵬飛;付益
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十四研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

本發明公開一種基于非平衡光纖干涉儀的窄線寬激光器頻率漂移檢測裝置，主要由光纖干涉儀和相位漂移檢測電路組成，其中光纖干涉儀為邁克爾遜光纖干涉儀或馬赫?曾德爾光纖干涉儀。光纖干涉儀的參考光纖相對于測量光纖的溫度延時系數的倍數等于參考光纖相對于測量光纖的長度的倍數相位漂移檢測電路的輸出端輸出激光器頻率漂移產生的測量光纖相位漂移量和/或激光器激光頻率漂移量。本發明不僅能夠在普通工作環境下，實現高精度的激光器頻率漂移檢測，從而能夠將商用窄線寬激光器頻率穩定性提高一至兩個數量級，或者為光纖干涉儀校正激光器頻率漂移造成的系統誤差提供參考依據；而且能夠滿足封裝體積緊湊和低成本的需求。

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，具體涉及一種基于非平衡光纖干涉儀的窄線寬激光器頻率漂移檢測裝置。

背景技術

窄線寬激光器具有良好的相干性能，廣泛應用于激光雷達、光學儀器以及各種光纖傳感技術領域。現有的窄線寬激光器，如窄線寬光纖激光器和窄線寬半導體激光器等，其一般采用緊湊的F-P干涉儀進行穩頻，由于F-P腔的腔長過短且存在熱力學噪聲、環境振動噪聲等因素的影響，現有窄線寬激光器在普通環境下的激光頻率穩定性僅能控制在10MHz量級。而氣體分子飽和吸收、超穩腔等技術手段不利于緊湊結構設計，建造使用成本高，難以推廣應用。然而，在一些精密測量領域，窄線寬激光器的頻率漂移成為主要的系統檢測誤差來源，為此需要對窄線寬激光器的頻率漂移進行檢測，以利用該頻率漂移檢測結果來對窄線寬激光器進行補償，或者利用該頻率漂移檢測結果來校正系統檢測誤差。

發明內容

本發明所要解決的是現有窄線寬激光器頻率漂移穩定性不足的問題，提供一種基于非平衡光纖干涉儀的窄線寬激光器頻率漂移檢測裝置。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于非平衡光纖干涉儀的窄線寬激光器頻率漂移檢測裝置，主要由光纖干涉儀和相位漂移檢測電路組成；所述光纖干涉儀為邁克爾遜光纖干涉儀，其由光纖耦合器、測量光纖、參考光纖和2個法拉第磁旋轉反射鏡組成；其中測量光纖和參考光纖具有不同的溫度延時系數；光纖耦合器的左側包括至少2個端口，其中一個端口形成光纖干涉儀的輸入端，另一個端口形成光纖干涉儀的輸出端；光纖耦合器的右側包括至少2個端口；其中一個端口經由測量光纖與一個法拉第磁旋轉反射鏡連接，另一個端口經由參考光纖與另一個法拉第磁旋轉反射鏡連接；光纖干涉儀的輸入端形成該窄線寬激光器頻率漂移檢測裝置的輸入端，并輸入窄線寬激光器的監測激光；光纖干涉儀的輸出端與相位漂移檢測電路的輸入端連接；相位漂移檢測電路的輸出端形成該窄線寬激光器頻率漂移檢測裝置的輸出端，并輸出激光器頻率漂移產生的測量光纖相位漂移量和/或激光器激光頻率漂移量。

上述方案中，光纖耦合器為2×2光纖耦合器或3×3光纖耦合器。

上述方案中，相位漂移檢測電路輸出的激光器頻率漂移產生的測量光纖相位漂移量N_A為：

相位漂移檢測電路輸出的激光器激光頻率漂移量Δf為：

式中：N為光纖干涉儀檢測到的相干周期量，n為光纖折射率，f為激光頻率，c為真空光速，L₁為測量光纖的長度，B為測量光纖的溫度延時系數，A為參考光纖相對于測量光纖的溫度延時系數的倍數，且A≠1。

上述方案中，參考光纖相對于測量光纖的溫度延時系數的倍數等于參考光纖相對于測量光纖的長度。