[发明专利]窄线宽激光大范围频率快速调谐的装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光频率调谐，特别是一种窄线宽激光大范围频率快速调谐的装置。

背景技术

在星间相干激光通信及合成孔径雷达等领域，作为光源的激光器除了需要满足高相干性、窄线宽之外，还需要具有优秀的频率调谐性能，包括频率调谐范围、调谐速度、调谐线性度等，而半导体激光器以其体积小、效率高、使用方便等优点在上述领域得到了广泛的应用。目前常用的单频可调谐半导体激光器技术主要包括外腔半导体激光器(ECDL)及单片集成单频半导体激光器，外腔半导体激光器能实现大范围的调谐，并且其输出的激光具有良好的线宽特性，但往往对腔结构的设计及装调具有较高的要求，并且在涉及到机械式调谐时其调谐速率很难提高，而对于利用温度进行大范围调谐的单片集成单频半导体激光器同样存在调谐速率受限的问题。因此近年来外部频率调谐技术引起了人们的广泛关注，该技术既可以充分地将激光器良好的输出性能(窄线宽、高稳定等)与快速调谐性能结合起来，又可以实现对激光频率的灵活操控，是现代光频率合成技术的有效手段，所以研究如何实现大范围的快速外部频率连续调谐具有重要意义和应用价值。

目前激光外部快速频率调谐的方案主要有：

在先方案之一是利用声光调制器(AOM)及电光调制器(EOM)等可调谐移频器件实现的，通过改变器件的射频驱动信号便可得到快速调频激光。声光调制器一般用于几百兆赫兹量级的移频，受到声光调制晶体的限制，AOM只能在特定中心移频频率附近产生100MHz范围内的频率调谐，其转换效率最高可达到90％，但对于上吉赫兹的移频衍射效率会发生下降【J.Biesheuvel,D.W.E.Noom,E.J.Salumbides,K.T.Sheridan,W.Ubachs,J.C.J.Koelemeij.Widely tunable laser frequency offset lock with30GHz range and5THz offset.Optics Express,vol.21,14008-14016,2013】；电光调制器可以产生大范围的频率调谐，目前已经实现了0.2s内120GHz的频率调谐，但是对于电光相位调制器及强度调制器而言，往往会产生高阶边带而导致信噪比下降，并且理论上其一阶边带转换效率最高只能达到34％，单边带调制器可以有效地抑制其它边带成份而只保留+1或－1阶边带，但其转换效率理论上最高也只能达到58％【D.Y.Kubo,R.Srinivasan,H.Kiuchi,Chen Ming-Tang.Development of a Mach-Zehnder Modulator Photonic Local Oscillator Source.Microwave Theory and Techniques,IEEE Transactions on,vol,61,3005-3014,2013】【T.Kawanishi,M.Izutsu.Linear single-sideband modulation for high-SNR wavelength conversion.Ieee Photonics Technology Letters,vol,16,1534-1536,2004】。