[发明专利]一种掺镱光纤锁模激光器相位锁定方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学与激光光电子技术领域，尤其涉及一种掺镱光纤锁模激光器相位控制与锁定方法及系统。

背景技术

将锁模激光器用于频率传输的传统方法，是将锁模激光器产生的光脉冲相位与所要传输的精准微波频率进行相位上的同步。采用的传统方法为在激光器的腔内加入一个电压信号可控压电陶瓷模块（Piezoelectronics Transducer,PZT）。通过压电陶瓷长度的变化，影响激光器的腔长，从而改变重复频率。特别是广泛使用的光纤锁模激光器，此类方法最为常见。

这种方法虽然成熟，但仍具有一定的不足。当利用重复频率的高次谐波与具有较高射频频率的微波基准（大于3GHz）来对重复频率进行锁定时，入锁比较困难，且锁定很不稳定，经常出现失锁与入锁交替变化的情况。在锁定过程中，针对高次谐波，压电陶瓷对控制其伸缩的电信号十分的敏感，导致激光器的相位会很容易被过调制，因此需要不停地震荡调整最后才能达到收敛的状态，从而降低了锁定系统的稳定性以及锁定带宽。

发明内容

为解决上述现有技术存在的不足，本发明通过泵浦源来调整掺镱光纤锁模激光器，从而实现对输出光脉冲相位的精准控制。本发明的技术原理是：在掺镱光纤锁模激光器中，光纤腔由掺镱光纤与单模光纤构成。改变掺镱光纤内的泵浦光光强，掺镱光纤的折射率会发生变化，且这个变化是一阶线性的。这样就会使得激光器的重复频率也会线性变化。因此，可以利用调整泵浦源光强来调整激光器的重复频率并锁定输出相位。

本发明通过泵浦源功率调控对掺镱光纤锁模激光器相位进行控制与锁定，其技术方案是：

一种掺镱光纤锁模激光器相位锁定方法，掺镱光纤锁模激光器产生的重复频率通过光电二极管进行探测，产生电信号与本地的参考电信号进行鉴相。鉴相后的结果通过一个比例-积分-微分处理模块后直接转化为电压信号转给泵浦源。泵浦源产生的泵浦光强度被此电压信号进行调控，组成一个锁相环控制环路，由此实现对掺镱光纤锁模激光器重复频率的锁定。

上述方法中，泵浦源由电流源进行驱动，光强调整的分辨率，即最小精确可供度，由电流源来进行控制。

其中用于分析经处理模块产生的鉴相信号的缓慢增加程度的数字控制电路为数字采集和处理芯片，该数字采集和处理芯片包括数字采集、数字低通滤波和信号处理产生电流控制信号几个功能，具体步骤为：

1）利用数字采集芯片将电压从模拟信号转为数字信号；

2）对得到的数字信号进行数字滤波，得到信号的漂移程度；

3）在此基础上通过上述的比例积分微分处理控制模块得到电流的控制信号

4）转化为电压信号控制泵浦源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

泵浦源由电流源进行驱动，光强调整的分辨率，即最小精确可供度，是由电流源来进行控制的；反应速度非常快。与压电陶瓷相比，用泵浦源强度调控来调整激光器的相位，可大大降低其对电压输入的敏感性，提高输出光脉冲相位的稳定度。本发明的技术方案可以使激光器产生的重复频率具有更纯净的频谱和更小的相位抖动。

附图说明

图1为利用泵浦源强度调控来控制重复频率示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例详细说明本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

如图1所示：

掺镱光纤锁模激光器产生的重复频率通过光电二极管进行探测，由光电二极管产生的微波信号经过滤波放大处理后，与本地的参考信号进行鉴相。鉴相信号经过低通滤波器，进入数字处理模块。在数字处理模块中，首先利用数字采集芯片将电压从模拟信号转为数字信号；然后对得到的数字信号进行数字滤波，得到信号的漂移程度；在此基础上通过比例积分微分处理控制模块得到电流的控制信号，然后转化为电压信号转给泵浦源。泵浦源产生的泵浦光强度被此电压信号进行调控，组成一个锁相环控制环路，由此实现对掺镱光纤锁模激光器重复频率的锁定。

其中，使用的泵浦源为泵浦二极管型号为Oclaro，LC96AA74-20R。使用的驱动电流源型号为Thorlab，ITC110。在一般情况下，泵浦源强度调制的电压控制信号的动态范围保证在5mV以内。当激光器的控温效果比较好时，此范围可接近1mV。