[发明专利]一种采用循环延时自外差结构的激光线宽测量装置

说明书

本发明公开了一种采用循环延时自外差结构的激光线宽测量装置，包括第一光纤分束器、第一光纤合束器、延时模块、声光移频器、第二光纤分束器、第二光纤合束器、光电转换器和频谱分析仪，待测激光源发射的激光经过第一光纤分束器分为两束光，其中一束经过由第一光纤合束器、延时模块、声光移频器、第二光纤分束器组成的循环结构，并与第二束光在第二光纤合束器耦合产生包含固定频率的整数倍频率的拍频信号，经由光电转换器变成电压信号，通过频谱分析仪选取合适的中心频率即可测出激光的线宽。本发明具有体积小、灵敏度高、适应性强的优点，且大大降低了成本，增强了普适性。

技术领域

本发明属于激光线宽测量技术，具体涉及一种采用循环延时自外差结构的激光线宽测量装置。

背景技术

窄线宽激光器具有线宽窄、噪声低、抗电磁干扰、安全和可远程控制等特性，广泛应用于光纤通信、光纤传感、矿井监测、材料技术以及高精度光谱等领域。早期激光器线宽能达到10MHz量级，后来采用外腔技术大大压窄了光谱线宽，激光器线宽已经可以低于千赫兹量级。对于传统激光源，一般采用光谱分析仪进行谱线分析，光谱分析仪采用扫描衍射光栅作为选频滤波器，其波长扫描范围宽、动态范围大，但波长分辨率限制在十几皮米(大于1GHz)，因此，用光谱分析仪对千赫兹量级的窄线宽光纤激光器进行分析是很困难的。

目前，测试分析窄线宽激光器的主要手段是采用混频法，通过光混频把光频信号频移到微波频段，通过频谱分析仪测量电频谱的半高全宽，并根据谱形特征计算出光谱的线宽。常用的混频法是光外差法，它分为双光束外差法和单激光器的延时自外差法。但双光束外差法需要两个激光器，对激光器的频率、幅度等稳定性有十分苛刻的要求，实验系统复杂，现在也很少使用。目前常采用的是1980年日本学者Okoshi等提出的延时自外差干涉法(DSHI)，相较于双光束外差法，系统只需一个光源，测试环境简单，具有更好的稳定性。但是，这种方法也存在着很大的缺陷，随着激光器线宽越来越窄，需要的延时模块的也越来越长，使整个方案体积庞大、使用不便且成本过高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种采用循环延时自外差结构的激光线宽测量装置，能有效解决延时自外差系统体积大成本高的问题，并实现对更窄线宽的激光器的分析测量。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种采用循环延时自外差结构的激光线宽测量装置，包括第一光纤分束器、第一光纤合束器、延时模块、声光移频器、第二光纤分束器、第二光纤合束器、光电转换器和频谱分析仪，所述第一光纤分束器的输入端与待测激光源连接，所述第一光纤分束器的一个输出端与第一光纤合束器的一个输入端连接，第一光纤合束器的输出端与延时模块的一端连接，延时模块的另一端与声光移频器的输入端连接，声光移频器的输出端与第二光纤分束器的输入端连接，第二光纤分束器的一个输出端与第一光纤合束器的另一个输入端连接，第二光纤分束器的另一个输出端与第二光纤合束器的一个输入端连接，第一光纤分束器的另一个输出端与第二光纤合束器的另一个输入端连接，第二光纤合束器的输出端与光电转换器的输入端连接，光电转换器的输出端与频谱分析仪的输入端连接。

优选地，所述第一光纤合束器为50/50光纤分束器，所述第二光纤分束器为40/60光纤分束器。

优选地，所述延时模块为长度为2Km的单模光纤。

待测激光源发射的激光经过第一光纤分束器分为两束光，其中一束经过由第一光纤合束器、延时模块、声光移频器、第二光纤分束器组成的循环结构，并与第二束光在第二光纤合束器耦合产生包含固定频率的整数倍频率的拍频信号，经由光电转换器变成电压信号，通过频谱分析仪选取合适的中心频率即可测出激光的线宽。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)采用了循环结构，在实现了相同分辨率的情况下，所使用的延时模块长度缩减了一个数量级以上，提高了系统灵敏度，减小了整个装置的体积，并大大降低了成本；(2)本发明装置结构简单，与其它短延时模块方法相比，不需要复杂的数据处理和频谱分析，测量更加方便，可靠性更高。

附图说明