[发明专利]一种基于声光作用的全光纤光学移频器及其移频方法

说明书

本发明公开了一种基于声光作用的全光纤光学移频器及其移频方法。本发明采用在单模光纤的包层上制备两段直径变小的声光作用区，二者之间为间隔区，超声角锥的锥顶粘接在间隔区；射频信号发生器发出电信号，超声换能器将电信号转化为声信号，经超声角锥放大后传输至单模光纤；当入射光满足相位匹配条件时，伴随着单模光纤中模式的转变，同时产生移频光，并且频移的频率为所加声波频率的两倍；本发明中降低了实际操作中对超声角锥与单模光纤粘接工艺的要求；使用单个超声角锥成功的降低了成本；更重要的是，采用单个超声角锥，降低了插损，便于封装，有利于应用；本发明同时具有频移量可调、信噪比可调、可以直接应用于光纤通路的优点。

技术领域

本发明属于光信息处理领域，具体涉及一种基于声光作用的全光纤光学移频器及其移频方法。

背景技术

光外差探测是光相干探测中的一种重要方式。它把不同频率的激光相干叠加形成拍频，通过对拍频信号的相位解调实现对目标的探测。特点是把频率极高的光频率转化为探测器可响应的中频频率。应用过程的关键技术包括对微弱信号的探测、拍频解调技术以及激光光源稳频技术等。相比于零差探测，光外差探测具有更高的灵敏度、精确度及抗低频噪声的干扰能力强等优点，因此已被广泛应用于激光通信、外差光谱、激光陀螺仪以及激光雷达等领域。另外光外差探测还可应用于微振动的精密探测及单个病毒及纳米粒子的探测等领域。

光学移频器是光外差探测装置中非常重要的元件，它提供了外差探测作为“尺子”的基准，光频移的稳定性和精确度极大地影响外差探测系统的准确度。光学移频器通常基于声光晶体的拉曼纳斯衍射，这种体声光调制器具有体积大、驱动功率高、热稳定性不佳、空间对准影响精确度及复色外差实现困难等缺点。光纤移频器可以解决这些问题，但是一般的光纤移频基于双模光纤，与现有光纤处理系统并不兼容。在单模光纤中，基于声光可调谐滤波器和锥形光纤搭建的上下话路耦合器，此结构在干涉光路中起到分光作用的同时，还可以作为声光可调谐移频器使用。体积庞大是该方案的一个明显缺点。除此之外，还有一个致命的缺陷，那就是耦合区域属于软连接，导致该装置无法走出实验室，进入应用。2016年，南开大学的常朋发等人提出了基于级联的声光可调谐滤波器搭建的全光纤可调谐超低移频器的方案。该套系统可以实现1Hz到100Hz的移频，具有体积小、驱动频率和功率低等优点，但是该套装置的插损较大，也不能进入应用，并且驱动的过程需要两个级连角锥，需要双倍的驱动，增加了使用成本。

总而言之，光学移频器虽然有着重要的应用，但是目前全光纤的移频器仍然无法实际应用。低驱动功率的全光纤单模光纤移频器是发展的趋势。

发明内容

基于以上现有技术中存在的问题，本发明经过长期的研究，提出了一种基于声光作用的全光纤光学移频器及其移频方法。

本发明的一个目的在于提出一种基于声光作用的全光纤光学移频器。