[發明專利]超短脈沖激光器載波包絡相位偏移量的補償裝置及方法

有效

• 申請號: 202110592290.3
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113451868B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 馮野;王屹山;胡曉鴻;張挺;趙衛
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10;H01S3/109
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 史曉麗

1.一種超短脈沖激光器載波包絡相位偏移量的補償裝置，其特征在于：

包括沿信號傳輸方向上依次設置的激光光譜展寬裝置、拍頻信號產生裝置、信號預處理系統和信號采集及處理裝置；

所述激光光譜展寬裝置用于將超短脈沖激光器發出的超短脈沖依次進行功率放大和光譜展寬，形成超連續譜信號；所述激光光譜展寬裝置通過光纖與拍頻信號產生裝置相連；

所述拍頻信號產生裝置用于將超連續譜信號依次進行色散補償和倍頻后，產生CEO信號；

所述信號預處理系統包括沿電路依次連接的光電探測器(104)、濾波單元(105)、放大器(106)、混頻器(107)和第一低通濾波器(109)，以及掃頻源(108)；所述光電探測器(104)的輸入端與拍頻信號產生裝置的輸出端光纖連接；所述混頻器(107)上設置有兩個信號輸入端口，一個輸入端口與放大器(106)的輸出端口連接，另一個輸入端口與掃頻源(108)的輸出端口連接，掃頻源(108)用于向混頻器(107)輸送線性掃頻信號；所述信號預處理系統用于將CEO信號依次進行電信號轉化、濾波、放大后，與掃頻信號進行混頻，最后轉化為低頻率電信號；

所述信號采集及處理裝置包括數據總線依次連接的模擬數字轉換器(110)、微處理器(111)和數字模擬轉換器(112)；所述模擬數字轉換器(110)的輸入端與第一低通濾波器(109)的輸出端連接，所述微處理器(111)通過控制總線與掃頻源(108)的信號輸入端口連接；信號采集及處理裝置用于先將低頻率電信號轉變為數字信號，再根據數字信號計算出超短脈沖激光器的非線性相移調節單元(113)的電壓增量，最后將電壓增量轉變為控制電壓并輸入至非線性相移調節單元(113)，以改變超短脈沖激光器諧振腔內光波的非線性相移，實現CEO信號中心頻率的自動補償。

2.根據權利要求1所述的超短脈沖激光器載波包絡相位偏移量的補償裝置，其特征在于：所述超短脈沖激光器的非線性相移調節單元(113)的電壓增量Δu的計算公式如下：

Δu＝K_p×{Δf(n)-Δf(n-1)}+K_i×Δf(n)

其中：

K_p為無量綱的比例系數；

K_i為無量綱的積分系數；

Δf(n)為微處理器內第n個采樣周期對應的CEO信號的頻率偏差，其中n為≥2的正整數；

Δf(n)的計算公式為：f_sc為掃頻源(108)的頻率掃描范圍，為數字信號經微處理器(111)進行傅里葉變換后得到信號基頻的相位，f_o為超短脈沖激光器的目標CEO頻率；

Δf(n-1)為上一采樣周期的CEO頻率偏差。

3.根據權利要求2所述的超短脈沖激光器載波包絡相位偏移量的補償裝置，其特征在于：所述激光光譜展寬裝置包括沿光纖依次設置的激光放大器(100)和高非線性介質(101)。

4.根據權利要求3所述的超短脈沖激光器載波包絡相位偏移量的補償裝置，其特征在于：所述掃頻源(108)產生的信號為頻率隨時間線性變化的正弦信號，且頻率掃描的范圍≥激光放大器(100)中輸入的脈沖激光重復頻率f_r的1/2；當濾波單元(105)選用低通濾波器時，掃頻源(108)的掃描范圍≥0～f_r/2。

5.根據權利要求3所述的超短脈沖激光器載波包絡相位偏移量的補償裝置，其特征在于：所述掃頻源(108)產生的信號為頻率隨時間線性變化的正弦信號，且頻率掃描的范圍≥激光放大器(100)中輸入的脈沖激光重復頻率f_r的1/2；當濾波單元(105)選用帶通濾波器時，掃頻源(108)的掃描范圍≥mf_r/2～(m+1)f_r/2，其中，m為大于等于1的正整數。