[发明专利]基于双光纤干涉仪的窄线宽激光器频率漂移检测装置

说明书

本发明公开一种基于双光纤干涉仪的窄线宽激光器频率漂移检测装置，该窄线宽激光器频率漂移检测装置主要由1×2光纤分路器、2个光纤干涉仪及相位漂移检测电路组成。2个光纤干涉仪为迈克尔逊光纤干涉仪和/或马赫‑曾德尔光纤干涉仪。2个光纤干涉仪的测量光纤具有不同的温度延时系数。双干涉仪通过获得两个相位漂移检测值从而解调出测量光纤内激光器频率漂移产生的相位漂移和温度变化产生的相位漂移。本发明不仅能够在普通工作环境下，实现高精度的激光器频率漂移检测，从而能够将商用窄线宽激光器频率稳定性提高一至两个数量级或者为光纤干涉仪校正激光器频率漂移造成的系统误差提供参考依据，而且能够满足封装体积紧凑和低成本的需求。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种基于双光纤干涉仪的窄线宽激光器频率漂移检测装置。

背景技术

窄线宽激光器具有良好的相干性能，广泛应用于激光雷达、光学仪器以及各种光纤传感技术领域。现有的窄线宽激光器，如窄线宽光纤激光器和窄线宽半导体激光器等，其一般采用紧凑的F-P干涉仪进行稳频，由于F-P腔的腔长过短且存在热力学噪声、环境振动噪声等因素的影响，窄线宽激光器在普通环境下的激光频率稳定性仅能控制在10MHz量级。而气体分子饱和吸收、超稳腔等技术手段不利于紧凑结构设计，建造使用成本高，难以推广应用。然而，在一些精密测量领域，窄线宽激光器的频率漂移成为主要的系统检测误差来源，为此需要对窄线宽激光器的频率漂移进行检测，以利用该频率漂移检测结果来对窄线宽激光器进行补偿，或者利用该频率漂移检测结果来校正系统检测误差。

发明内容

本发明所要解决的是现有窄线宽激光器频率漂移稳定性不足的问题，提供一种基于双光纤干涉仪的窄线宽激光器频率漂移检测装置。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

基于双光纤干涉仪的窄线宽激光器频率漂移检测装置，该窄线宽激光器频率漂移检测装置主要由1×2光纤分路器、2个光纤干涉仪及相位漂移检测电路组成；2个光纤干涉仪为迈克尔逊光纤干涉仪和/或马赫-曾德尔光纤干涉仪；其中：每个迈克尔逊光纤干涉仪均由A型光纤耦合器、测量光纤和2个法拉第磁旋转反射镜组成；A型光纤耦合器的左侧包括至少2个端口，其中一个端口形成光纤干涉仪的输入端，另一个端口形成光纤干涉仪的输出端；A型光纤耦合器的右侧包括至少2个端口，其中一个端口经由测量光纤与一个法拉第磁旋转反射镜连接，另一个端口直接与另一个法拉第磁旋转反射镜连接；每个马赫-曾德尔光纤干涉仪均由B型光纤耦合器、测量光纤和C型光纤耦合器组成；B型光纤耦合器的左侧包括至少1个端口，其中一个端口形成光纤干涉仪的输入端；C型光纤耦合器的右侧包括至少1个端口，其中一个端口形成光纤干涉仪的输出端；B型光纤耦合器的右侧包括至少2个端口；C型光纤耦合器的左侧包括至少2个端口；B型光纤耦合器的右侧的一个端口经由测量光纤与C型光纤耦合器的左侧的一个端口连接；B型光纤耦合器的右侧的另一个端口直接与C型光纤耦合器的左侧的另一个端口连接；2个光纤干涉仪的测量光纤具有不同的温度延时系数；1×2光纤分路器的输入端形成该窄线宽激光器频率漂移检测装置的输入端，并输入窄线宽激光器的监测激光；1×2光纤分路器的2个输出端各与一个光纤干涉仪的输入端连接，2个光纤干涉仪的输出端与相位漂移检测电路的输入端连接；相位漂移检测电路的输出端形成该窄线宽激光器频率漂移检测装置的输出端，并输出激光器频率漂移产生的测量光纤相位漂移量和/或激光器激光频率漂移量。

当2个光纤干涉仪均为迈克尔逊光纤干涉仪时：

相位漂移检测电路输出的测量光纤L₁内激光频率漂移产生的相位漂移量N₁为：

相位漂移检测电路输出的测量光纤L₂内激光频率漂移产生的相位漂移量N₂为：

相位漂移检测电路输出的激光器频率漂移量Δf为：