兩個激光器間的光場相位鎖定裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其特征在于：包括激光器A（1）、偏振控制器A（2）、三端口光環形器A（3）、光學非線性器件（4）、注入反饋模塊（5），三端口光環形器A（3）包括三端口光環形器A端口一（3a）、三端口光環形器A端口二（3b）、三端口光環形器A端口三（3c），激光器A（1）與偏振控制器A（2）輸入端連接，偏振控制器A（2）輸出端連接到三端口光環形器A端口一（3a），三端口光環形器A端口二（3b）連接光學非線性器件（4），光學非線性器件（4）連接注入反饋模塊（5）。本發明系統效果好、穩定性高、結構簡單。
【專利說明】兩個激光器間的光場相位鎖定裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及光場間的相位鎖定技術，尤其涉及兩個激光器間的光場相位鎖定裝置。
[0002]
【背景技術】
[0003]在許多光學應用或光信號處理技術中，往往需要用到兩束甚至多束具有穩定相位關系的光，如對一路光信號的外差檢測、全光信號的上變頻或者利用外差法產生微波信號等。眾所周知，兩個獨立激光器發出的光雖然線寬很窄并且有很好的長期穩定性，但并不具有相互間的相位穩定性。為了使得兩個激光器間的光場相位穩定，通常需要采用光鎖相環(Optical Phase Lock Loop)技術。在光鎖相技術中，兩個獨立激光器所發出的光先經過光混頻，通過光電轉換器件將混頻信號變為一個電信號。此電信號經過電子鑒相技術獲得相差信號，再通過計算得到反饋控制信號后反饋調節其中一個激光器，以獲得兩個激光器間的相位穩定。在這種方法中，需要大量的電子控制技術和復雜的算法，極大的增加了系統的復雜性和成本，且最終效果并不十分理想。
[0004]
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服上述缺點而提供的一種系統效果好、穩定性高、結構簡單的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置。
[0006]本發明的目的及解決其主要技術問題是采用以下技術方案來實現的:本發明的一種兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，包括激光器A、偏振控制器A、三端口光環形器A、光學非線性器件、注入反饋模塊，三端口光環形器A包括三端口光環形器A端口一、三端口光環形器A端口二、三端口光環形器A端口三，激光器A與偏振控制器A輸入端連接，偏振控制器A輸出端連接到三端口光環形器A端口一，三端口光環形器A端口 二連接光學非線性器件，光學非線性器件連接注入反饋模塊。
[0007]上述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其中:注入反饋模塊包含三端口光環形器B、三端口光環形器C、偏振控制器B、激光器B，三端口光環形器B包括三端口光環形器B端口一、三端口光環形器B端口二、三端口光環形器B端口三，三端口光環形器C包括三端口光環形器C端口一、三端口光環形器C端口二、三端口光環形器C端口三，光學非線性器件連接三端口光環形器B端口二，三端口光環形器B端口三連接三端口光環形器C的端口一，三端口光環形器C的端口二連接偏振控制器B，偏振控制器B連接注入激光器B，三端口光環形器C的端口三連接三端口光環形器B端口一。
[0008]上述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其中:兩注入反饋模塊包含光延時線、偏振控制器B、激光器B，光學非線性器件連接光延時線，光延時線輸出連接偏振控制器B，偏振控制器B連接注入激光器B。[0009]上述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其中:激光器A、激光器B均采用半導體DFB激光器，光學非線性器件采用半導體光放大器。
[0010]本發明與現有技術相比，具有明顯的有益效果，從以上技術方案可知:激光器A所產生的波長為I1的光進入偏振控制器A的輸入端，偏振控制器A可以調節光場的偏振態，其輸出連接到三端口光環形器A端口 一并從端口二輸出，三端口光環形器A端口二連接光學非線性器件，光學非線性器件的另一端連接注入反饋模塊。注入反饋模塊中的激光器B自身能發出波長為I,的激光，當為的光注入后，注入反饋模塊輸出波長為表和I,的兩路光。此時，這兩路激光的相位仍相互獨立，并返回輸出進入光學非線性器件。在光學非線性器件中，A1和A,產生不穩定的頻率為I尤-A I拍頻信號并對相向傳輸的波長為A的
光進行非線性調制，使得；I1由光學非線性器件輸出后產生波長為為± 為|的不穩
定邊帶。此邊帶如前面所描述的光路將再次注入注入反饋模塊去鎖定注入反饋模塊中激光器B所產生的波長為A的光場相位，通過多次的這種反饋調制和注入鎖定過程，最終兩個激光器間的光場相位將得到鎖定。此鎖定后的兩路激光將進入三端口光環形器A端口二，最終由三端口光環形器A端口三輸出。本發明利用光場間的非線性調制和激光器自身的注入鎖定特性完成兩個獨立激光器間的光場相位鎖定，避免了諸如光電轉換、鑒相和反饋運算等復雜過程。極大的降低了系統的成本和復雜性，具有良好的實用性。本發明的結構簡單、穩定，且成本低，因而極具使用價值。
[0011]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是實施例1的結構示意圖；
圖3是實施例2的結構示意圖；
圖中標記:
1、激光器A ; 2、偏振控制器A ; 3、三端口光環形器A ; 3a、三端口光環形器A端口一； 3b、三端口光環形器A端口二 ；3c、三端口光環形器A端口三；4、光學非線性器件；5、注入反饋模塊；6、三端口光環形器B ;6a、三端口光環形器B端口一 ；6b、三端口光環形器B端口二 ；6c、三端口光環形器B端口三；7、三端口光環形器C ;7a、三端口光環形器C端口一 ；7b、三端口光環形器C端口二 ；7c、三端口光環形器C端口三；8、偏振控制器B ;9、激光器B ;10、光延時線以下結合附圖對本發明的技術方案做進一步的說明:
【具體實施方式】
以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置的【具體實施方式】、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
[0013]實施例1:
如圖1-2所示，兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，包括激光器A (I)、偏振控制器A(2)、三端口光環形器A (3)、光學非線性器件(4)、注入反饋模塊(5)，三端口光環形器A3包括三端口光環形器A端口一 3a、三端口光環形器A端口二 3b、三端口光環形器A端口三3c，激光器A (I)與偏振控制器A (2)輸入端連接，偏振控制器A (2)輸出端連接到三端口光環形器A端口一(3a)，三端口光環形器A端口二(3b)連接光學非線性器件(4)，光學非線性器件(4)連接注入反饋模塊(5)；
其中:注入反饋模塊(5)包含三端口光環形器B (6)、三端口光環形器C (7)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，三端口光環形器B (6)包括三端口光環形器B端口一 6a、三端口光環形器B端口二 6b、三端口光環形器B端口三6c，三端口光環形器C7包括三端口光環形器C端口一 7a、三端口光環形器C端口二 7b、三端口光環形器C端口三7c，光學非線性器件(4 )連接三端口光環形器B端口二( 6b )，三端口光環形器B端口三(6c )連接三端口光環形器C的端口一(7a)，三端口光環形器C的端口二(7b)連接偏振控制器B (8)，偏振控制器B(8 )連接注入激光器B (9 )，三端口光環形器C的端口三(7c )連接三端口光環形器B端口一 (6a)。
[0014]其中:激光器A (I)、激光器B (9)均采用半導體DFB激光器，光學非線性器件(4)采用半導體光放大器。
[0015]工作原理:半導體DFB激光器A (I)所產生的波長為毛的光進入偏振控制器A
(2)的輸入端，偏振控制器A (2)可以調節光場的偏振態，其輸出連接到三端口光環形器A端口一(3a)并從三端口光環形器A端口二(3b)輸出，到半導體光放大器(4)，經半導體光放大器(4)輸入三端口光環形器B端口二(6b)并從三端口光環形器B端口三(6c)輸出至三端口光環形器C端口一(7a)并從三端口光環形器C端口二(7b)輸出，經偏振控制器B
(8)控制光場的偏振態后輸出注入半導體DFB激光器B (9);半導體DFB激光器B (9)自身能發出波長為I,的激光，注入后輸出波長為I1和I,的兩路光。此時，這兩路激光的相位仍相互獨立，并返回通過偏振控制器B (8)后由三端口光環形器C端口三(7c)輸出進入三端口光環形器B端口一( 6a)，再從三端口光環形器B端口二( 6b )輸出進入半導體光放大器
(4)。在半導體光放大器(4)中，和Ji1產生不穩定的頻率為I尤-4 I拍頻信號并對相向傳輸的波長為;I1的光進行非線性調制，使得表由半導體光放大器(4)輸出后產生波長為
I1土 |A- 的不穩定邊帶。此邊帶如前面所描述的光路將再次注入半導體DFB激光器B (9)去鎖定半導體DFB激光器B (9)所產生的波長為I,的光場相位，通過多次的這種反饋調制和注入鎖定過程，半導體DFB激光器B (9)的波長I,的光場相位被半導體DFB激光器A (I)的I1 土 |A- A I邊帶鎖定，由于載波邊帶間的相位關系，最終半導體DFB激光器A (I)和半導體DFB激光器B (9)間的光場相位將得到鎖定。此鎖定后的兩路激光I1
和A3將進入三端口光環形器A端口二(3b)，最終由三端口光環形器A端口三(3c)輸出。
[0016]實施例2:
如圖1、3所示，兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，包括激光器A (I)、偏振控制器A
(2)、三端口光環形器A (3)、光學非線性器件(4)、注入反饋模塊(5)，三端口光環形器A3包括三端口光環形器A端口一 3a、三端口光環形器A端口二 3b、三端口光環形器A端口三3c，激光器A (I)與偏振控制器A (2)輸入端連接，偏振控制器A (2)輸出端連接到三端口光環形器A端口一(3a)，三端口光環形器A端口二(3b)連接光學非線性器件(4)，光學非線性器件(4 )，光學非線性器件(4 )連接注入反饋模塊(5 );
其中:注入反饋模塊(5)包含光延時線(10)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，光學非線性器件(4)連接光延時線(10)，光延時線(10)輸出連接偏振控制器B (8)，偏振控制器B (8)連接注入激光器B (9)。
[0017]激光器A (I)、激光器B (9)均采用半導體DFB激光器，光學非線性器件(4)采用半導體光放大器。
[0018]工作原理:半導體DFB激光器A( I)所產生的波長為I1的光進入偏振控制器A(2)
的輸入端，偏振控制器A (2)可以調節光場的偏振態，其輸出連接到三端口光環形器A端口一(3a)并從三端口光環形器A端口二(3b)輸出，三端口光環形器A端口二(3b)連接半導體光放大器(4)，半導體光放大器(4)的另一端連接光延時線(10)，光延時線(10)的輸出連接偏振控制器B (8),偏振控制器B (8)控制光場的偏振態后輸出注入半導體DFB激光器B
(9)。半導體DFB激光器B (9)自身能發出波長為I,的激光，注入后輸出波長為毛和I,的兩路光。此時，這兩路激光的相位仍相互獨立，并返回通過偏振控制器B (8)后進入光延時線(10),光延時線(10)輸出后進入半導體光放大器(4)。在半導體光放大器(4)中，A1
和I3產生不穩定的頻率為^ A I拍頻信號并對相向傳輸的波長為I1的光進行非線性
調制，使得先由半導體光放大器(4)輸出后產生波長為毛土 |A- 的不穩定邊帶。此邊帶如前面所描述的光路將再次注入半導體DFB激光器B (9)去鎖定半導體DFB激光器B
(9)所產生的波長為Ia的光場相位，通過多次的這種反饋調制和注入鎖定過程，半導體DFB
激光器B (9)的波長I,的光場相位被半導體DFB激光器A (I)的I1 土 I尤-A I邊帶鎖定，由于載波邊帶間的相位關系，最終半導體DFB激光器A (I)和半導體DFB激光器B (9)間的光場相位將得到鎖定。此鎖定后的兩路激光;I1和/t,將進入三端口光環形器A端口二(3b)，最終由三端口光環形器A端口三(3c)輸出。
[0019]本發明所述并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，本領域技術人員根據本發明的技術方案得出其它的實施方式， 同樣屬于本發明的技術創新范圍。顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其特征在于:包括激光器A (I)、偏振控制器A(2)、三端口光環形器A(3)、光學非線性器件(4)、注入反饋模塊(5)，三端口光環形器A(3 )包括三端口光環形器A端口一( 3a)、三端口光環形器A端口二( 3b )、三端口光環形器A端口三(3c)，激光器A (I)與偏振控制器A (2)輸入端連接，偏振控制器A (2)輸出端連接到三端口光環形器A端口一( 3a)，三端口光環形器A端口二( 3b )連接光學非線性器件(4 )，光學非線性器件(4)連接注入反饋模塊(5)。
2.如權利要求1所述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其特征在于:注入反饋模塊(5)包含三端口光環形器B (6)、三端口光環形器C (7)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，三端口光環形器B (6 )包括三端口光環形器B端口一( 6a)、三端口光環形器B端口二( 6b )、三端口光環形器B端口三(6c)，三端口光環形器C (7)包括三端口光環形器C端口一(7a)、三端口光環形器C端口二( 7b )、三端口光環形器C端口三(7c )，光學非線性器件(4 )連接三端口光環形器B端口二( 6b )，三端口光環形器B端口三(6c )連接三端口光環形器C的端口一(7a)，三端口光環形器C的端口二(7b)連接偏振控制器B (8)，偏振控制器B (8)連接注入激光器B (9)，三端口光環形器C的端口三(7c)連接三端口光環形器B端口一(6a)。
3.如權利要求1所述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其特征在于:兩注入反饋模塊(5)包含光延時線(10)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，光學非線性器件(4)連接光延時線(10)，光延時線(10)輸出連接偏振控制器B (8)，偏振控制器B (8)連接注入激光器B (9)。
4.如權利要求1-3之一所述的兩個激光器間的光場相位鎖定裝置，其特征在于:激光器A (I)、激光器B (9)均采用半導體DFB激光器，光學非線性器件(4)采用半導體光放大器。
【文檔編號】H01S5/40GK103682982SQ201310722498
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】江陽, 白光富, 蔡紹洪 申請人:貴州大學