本發明涉及一(yi)種(zhong)基于非線性偏振(zhen)旋轉效應(ying)的全(quan)光(guang)(guang)纖結構2μm波段重復頻(pin)率可調諧鎖模激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)，屬(shu)于激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)制造技術(shu)領域(yu)，該(gai)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)可應(ying)用于激(ji)(ji)光(guang)(guang)三(san)維(wei)成(cheng)像、激(ji)(ji)光(guang)(guang)通信、遙感、激(ji)(ji)光(guang)(guang)雷達等諸多領域(yu)。

背景技術：

光(guang)(guang)纖激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)閾值低，效率高，線寬窄(zhai)，體積小，可(ke)調諧(xie)和性價比高，是目前(qian)(qian)最(zui)主要的(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)技術之一。2μm摻銩光(guang)(guang)纖激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)輸出(chu)人眼(yan)安全波段(duan)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)，在雷達、激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)醫療、光(guang)(guang)電對抗以及特(te)殊材料加(jia)工等領(ling)域(yu)具有(you)重要應用。2μm波段(duan)光(guang)(guang)纖激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)是目前(qian)(qian)最(zui)具前(qian)(qian)景的(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)技術之一，在激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)醫療，氣體檢測，自由空間光(guang)(guang)通(tong)信等方面(mian)具有(you)廣泛的(de)應用。運行在2μm波段(duan)的(de)雙波長光(guang)(guang)纖激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)更因其(qi)在微波光(guang)(guang)子學、光(guang)(guang)器(qi)(qi)件(jian)檢測方面(mian)擁有(you)獨特(te)的(de)優(you)勢而逐(zhu)漸受人們關注。

中國(guo)專利“一種具有寬重復頻率調(diao)諧范圍(wei)的小(xiao)型(xing)化(hua)光(guang)纖飛秒激光(guang)器”，公開號為(wei)CN104638501A，該(gai)裝置結構如下(xia)：

一種具有寬重(zhong)復頻率調諧(xie)范(fan)圍的(de)小型化光(guang)纖飛(fei)秒激光(guang)器，其特征在于，包括基于混合(he)鎖(suo)模機制的(de)重(zhong)復頻率可調摻鉺光(guang)纖激光(guang)器、重(zhong)復頻率鎖(suo)定系(xi)(xi)統以及計(ji)算機控制系(xi)(xi)統，其中：

所(suo)(suo)述基(ji)于混(hun)(hun)(hun)合鎖(suo)(suo)模(mo)機(ji)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)復(fu)(fu)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)可調(diao)摻(chan)餌(er)(er)光(guang)(guang)纖激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)包括(kuo)依(yi)次設(she)置(zhi)(zhi)在泵浦源出(chu)(chu)(chu)(chu)射光(guang)(guang)路(lu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)通(tong)(tong)過(guo)單(dan)模(mo)光(guang)(guang)纖連接(jie)起來組(zu)成(cheng)環形激(ji)(ji)光(guang)(guang)腔(qiang)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)分(fen)(fen)復(fu)(fu)用(yong)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、粘有(you)壓(ya)(ya)電(dian)陶瓷的(de)(de)(de)(de)摻(chan)餌(er)(er)光(guang)(guang)纖、光(guang)(guang)隔離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、半導體可飽和(he)吸收(shou)體、光(guang)(guang)學(xue)延遲線(xian)(xian)(xian)以(yi)及設(she)置(zhi)(zhi)在光(guang)(guang)學(xue)延遲線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)左右準直透鏡(jing)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)非線(xian)(xian)(xian)性(xing)偏(pian)振(zhen)旋轉器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)，通(tong)(tong)過(guo)非線(xian)(xian)(xian)性(xing)偏(pian)振(zhen)旋轉器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)尋(xun)找最優的(de)(de)(de)(de)偏(pian)振(zhen)狀態從(cong)而實(shi)現(xian)鎖(suo)(suo)模(mo)，鎖(suo)(suo)模(mo)激(ji)(ji)光(guang)(guang)以(yi)空(kong)(kong)間(jian)光(guang)(guang)輸出(chu)(chu)(chu)(chu)；所(suo)(suo)述重(zhong)(zhong)復(fu)(fu)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)鎖(suo)(suo)定(ding)(ding)系(xi)統包括(kuo)接(jie)所(suo)(suo)述空(kong)(kong)間(jian)光(guang)(guang)將(jiang)其分(fen)(fen)為兩束的(de)(de)(de)(de)藕合器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，以(yi)及依(yi)次設(she)置(zhi)(zhi)于其中一(yi)(yi)束光(guang)(guang)路(lu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)探測器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，1:2的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、放大器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、相位探測器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，比(bi)(bi)例(li)(li)積(ji)分(fen)(fen)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)高壓(ya)(ya)放大器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)；所(suo)(suo)述相位探測器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)；由一(yi)(yi)個(ge)(ge)混(hun)(hun)(hun)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)一(yi)(yi)個(ge)(ge)低(di)通(tong)(tong)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)組(zu)成(cheng)，該(gai)混(hun)(hun)(hun)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)連接(jie)鎖(suo)(suo)定(ding)(ding)在鉚(liu)鐘上(shang)的(de)(de)(de)(de)本(ben)(ben)地振(zhen)蕩器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)輸出(chu)(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)本(ben)(ben)地振(zhen)蕩信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，放大器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)輸出(chu)(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)與(yu)該(gai)本(ben)(ben)地振(zhen)蕩信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)進行混(hun)(hun)(hun)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)再(zai)由低(di)通(tong)(tong)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)取出(chu)(chu)(chu)(chu)差頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，該(gai)差頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)即誤差信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，誤差信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)再(zai)通(tong)(tong)過(guo)比(bi)(bi)例(li)(li)積(ji)分(fen)(fen)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)變為電(dian)壓(ya)(ya)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，最終通(tong)(tong)過(guo)高壓(ya)(ya)放大器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)得到(dao)高壓(ya)(ya)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，該(gai)高壓(ya)(ya)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)用(yong)于控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)壓(ya)(ya)電(dian)陶瓷改變所(suo)(suo)述摻(chan)餌(er)(er)光(guang)(guang)纖激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)腔(qiang)長(chang)，從(cong)而抑(yi)制(zhi)(zhi)重(zhong)(zhong)復(fu)(fu)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)短期波(bo)(bo)動，使輸出(chu)(chu)(chu)(chu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)復(fu)(fu)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)穩定(ding)(ding)；所(suo)(suo)述計算(suan)(suan)機(ji)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統包括(kuo)計算(suan)(suan)機(ji)和(he)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)計，頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)計接(jie)1:2的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)輸出(chu)(chu)(chu)(chu)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)路(lu)以(yi)及鉚(liu)鐘將(jiang)其頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)輸入至計算(suan)(suan)機(ji)，計算(suan)(suan)機(ji)還通(tong)(tong)過(guo)數據采(cai)集卡接(jie)收(shou)比(bi)(bi)例(li)(li)積(ji)分(fen)(fen)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)輸出(chu)(chu)(chu)(chu)，計算(suan)(suan)機(ji)通(tong)(tong)過(guo)判(pan)斷比(bi)(bi)例(li)(li)積(ji)分(fen)(fen)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)輸出(chu)(chu)(chu)(chu)來對光(guang)(guang)學(xue)延遲線(xian)(xian)(xian)進行控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)，實(shi)現(xian)所(suo)(suo)述摻(chan)餌(er)(er)光(guang)(guang)纖激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)腔(qiang)長(chang)的(de)(de)(de)(de)增大或減小，補償(chang)輸出(chu)(chu)(chu)(chu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)重(zhong)(zhong)復(fu)(fu)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)長(chang)期大范(fan)圍(wei)(wei)波(bo)(bo)動。在該(gai)發明具有(you)寬重(zhong)(zhong)復(fu)(fu)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)調(diao)諧范(fan)圍(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)小型(xing)光(guang)(guang)纖飛(fei)秒激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中，可自動控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)學(xue)延時(shi)線(xian)(xian)(xian)最大可以(yi)改變激(ji)(ji)光(guang)(guang)腔(qiang)長(chang)約5.5cm，從(cong)而可以(yi)得到(dao)101.29MHz-103.02MHz的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)復(fu)(fu)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)調(diao)諧范(fan)圍(wei)(wei)。

然而，該結構(gou)有(you)部分空(kong)間光(guang)(guang)(guang)傳輸，非全光(guang)(guang)(guang)纖結構(gou)的(de)設計使得光(guang)(guang)(guang)纖需要與各種功能器(qi)件的(de)自由空(kong)間耦(ou)合，這就需要增加(jia)一定(ding)數量的(de)透鏡和光(guang)(guang)(guang)路對準(zhun)調節機構(gou)，所以其易受外界環境干(gan)擾、實用性差。另外由于單純依(yi)靠壓電陶瓷改變激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)諧(xie)振腔(qiang)長度較小，導致重復頻率可調諧(xie)范(fan)圍較小。

技術實現要素：

本發明(ming)為了解決現有技術2μm波段重(zhong)脈沖激光器重(zhong)復頻率(lv)調諧范圍較窄，易受外界干擾(rao)的(de)(de)問題，提出了一種全光纖結構重(zhong)復頻率(lv)可調摻(chan)銩鎖模光纖激光器，其(qi)得(de)到276-312MHz的(de)(de)重(zhong)復頻率(lv)可調諧范圍。

本發(fa)明采取如下技術方案：

重復(fu)頻率可調摻銩鎖模(mo)光纖激光器(qi)(qi)，其特(te)征是，其由半導體激光器(qi)(qi)泵浦源、摻鉺光纖放(fang)大器(qi)(qi)、波(bo)分(fen)復(fu)用器(qi)(qi)、摻銩光纖、重復(fu)頻率調節器(qi)(qi)、壓電陶瓷(ci)驅(qu)動器(qi)(qi)、第(di)一偏(pian)(pian)振控制器(qi)(qi)、第(di)二偏(pian)(pian)振控制器(qi)(qi)、保偏(pian)(pian)隔離器(qi)(qi)、80:20的寬帶(dai)耦合器(qi)(qi)、90:10寬帶(dai)耦合器(qi)(qi)、模(mo)式鎖定組件及穩頻裝置組成；

半導體激光器(qi)(qi)泵浦源(yuan)與摻鉺(er)光纖(xian)(xian)放大器(qi)(qi)相(xiang)(xiang)接，摻鉺(er)光纖(xian)(xian)放大器(qi)(qi)的(de)輸(shu)出(chu)端與波分復用器(qi)(qi)的(de)a端相(xiang)(xiang)連，將泵浦光注入到環形腔中；波分復用器(qi)(qi)的(de)c端與與摻銩(diu)光纖(xian)(xian)一端相(xiang)(xiang)連；摻銩(diu)光纖(xian)(xian)的(de)另(ling)一端與與重復頻(pin)率調節器(qi)(qi)的(de)一端相(xiang)(xiang)連，壓(ya)電(dian)陶瓷(ci)驅動器(qi)(qi)作用在(zai)重復頻(pin)率調節器(qi)(qi)上；

重(zhong)復頻率(lv)調節器的另一端連接(jie)第(di)(di)一偏振控(kong)(kong)制器，第(di)(di)一偏振控(kong)(kong)制器與保偏隔離器的輸(shu)入端相連；

偏振(zhen)(zhen)隔離器(qi)(qi)(qi)的輸出(chu)(chu)端(duan)(duan)與(yu)第二偏振(zhen)(zhen)控(kong)制器(qi)(qi)(qi)相(xiang)(xiang)連；第二偏振(zhen)(zhen)控(kong)制器(qi)(qi)(qi)與(yu)80:20寬(kuan)(kuan)帶(dai)耦(ou)(ou)合器(qi)(qi)(qi)的d端(duan)(duan)相(xiang)(xiang)連，80:20寬(kuan)(kuan)帶(dai)耦(ou)(ou)合器(qi)(qi)(qi)的e端(duan)(duan)與(yu)模(mo)(mo)式(shi)(shi)鎖定組件的一端(duan)(duan)相(xiang)(xiang)連，模(mo)(mo)式(shi)(shi)鎖定組件的另一端(duan)(duan)與(yu)波分復用器(qi)(qi)(qi)的b端(duan)(duan)相(xiang)(xiang)連接構成環形腔結構；80:20寬(kuan)(kuan)帶(dai)耦(ou)(ou)合器(qi)(qi)(qi)的f端(duan)(duan)與(yu)90:10寬(kuan)(kuan)帶(dai)耦(ou)(ou)合器(qi)(qi)(qi)的G端(duan)(duan)相(xiang)(xiang)連，90:10寬(kuan)(kuan)帶(dai)耦(ou)(ou)合器(qi)(qi)(qi)的H端(duan)(duan)與(yu)穩頻裝置相(xiang)(xiang)連，90:10寬(kuan)(kuan)帶(dai)耦(ou)(ou)合器(qi)(qi)(qi)的I端(duan)(duan)作為(wei)激光(guang)器(qi)(qi)(qi)的輸出(chu)(chu)端(duan)(duan)。

本(ben)發明的(de)(de)(de)有益效果是：全(quan)(quan)光(guang)(guang)纖結(jie)構重(zhong)復(fu)頻(pin)率(lv)可(ke)調摻銩(diu)鎖(suo)模光(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)器，其(qi)重(zhong)復(fu)頻(pin)率(lv)可(ke)調諧(xie)范(fan)圍(wei)是276-312MHz，寬(kuan)度達(da)到(dao)(dao)36MHz，克服(fu)了現有2μm波段重(zhong)復(fu)頻(pin)率(lv)可(ke)調脈沖光(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)器非全(quan)(quan)光(guang)(guang)纖、易(yi)受外界環境干擾、調諧(xie)范(fan)圍(wei)窄、成本(ben)較(jiao)高的(de)(de)(de)特點(dian)。首(shou)先，重(zhong)復(fu)頻(pin)率(lv)可(ke)調的(de)(de)(de)鎖(suo)模光(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)器在光(guang)(guang)通信及(ji)光(guang)(guang)學測量領域(yu)有重(zhong)要應用；其(qi)次(ci)，本(ben)發明采(cai)用腔內(nei)兩個PZT的(de)(de)(de)方式，同時(shi)實現重(zhong)復(fu)拍年率(lv)寬(kuan)調諧(xie)和重(zhong)復(fu)頻(pin)率(lv)鎖(suo)定的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)，得到(dao)(dao)的(de)(de)(de)重(zhong)復(fu)頻(pin)率(lv)可(ke)調諧(xie)的(de)(de)(de)脈沖激(ji)光(guang)(guang)輸出；最(zui)后，本(ben)發明采(cai)用全(quan)(quan)光(guang)(guang)纖結(jie)構，損耗低，性能(neng)穩定，易(yi)于與(yu)光(guang)(guang)纖系統(tong)集(ji)成。且成本(ben)較(jiao)低，具有較(jiao)高的(de)(de)(de)性價比(bi)。

附圖說明

圖1為(wei)本發(fa)明重復頻率可調摻(chan)銩(diu)鎖模光纖激(ji)光器結構示意(yi)圖。

圖2為本發明所述穩頻(pin)裝置結構示(shi)意圖。

圖3為本(ben)發明所述(shu)重頻276MHz的脈沖時域圖。

圖(tu)4為本發明所述重頻312MHz的脈沖時域(yu)圖(tu)。

圖5為(wei)本(ben)發明所述Kelly邊帶光譜圖。

圖6為(wei)本發(fa)明所述單脈(mo)沖時域圖。

具體實施方式

下(xia)面結合(he)附(fu)圖(tu)對本發明做進一(yi)步詳細說明。

如(ru)圖1所示(shi)，重(zhong)復(fu)頻率(lv)(lv)(lv)可(ke)調(diao)(diao)摻(chan)銩鎖(suo)模(mo)光(guang)纖(xian)(xian)激光(guang)器(qi)，其(qi)由(you)波長為(wei)1565nm的半導(dao)體激光(guang)器(qi)1作為(wei)泵浦源、摻(chan)鉺光(guang)纖(xian)(xian)放大器(qi)2、波分復(fu)用器(qi)3、摻(chan)銩光(guang)纖(xian)(xian)4、重(zhong)復(fu)頻率(lv)(lv)(lv)調(diao)(diao)節器(qi)5、壓(ya)電陶瓷(ci)驅動器(qi)6、第(di)一(yi)偏振控制(zhi)(zhi)器(qi)7、第(di)二(er)偏振控制(zhi)(zhi)器(qi)9、保偏隔離器(qi)8、80:20的寬(kuan)帶(dai)耦合器(qi)10、90:10寬(kuan)帶(dai)耦合器(qi)11、模(mo)式鎖(suo)定組(zu)件12及穩頻裝(zhuang)置13組(zu)成。重(zhong)復(fu)頻率(lv)(lv)(lv)調(diao)(diao)節器(qi)5由(you)第(di)一(yi)壓(ya)電陶瓷(ci)以及纏繞在其(qi)上(shang)面的保偏光(guang)纖(xian)(xian)組(zu)成。模(mo)式鎖(suo)定組(zu)件12為(wei)第(di)二(er)壓(ya)電陶瓷(ci)和纏繞其(qi)上(shang)面的單模(mo)光(guang)纖(xian)(xian)組(zu)成。

半(ban)導體激(ji)光(guang)器泵浦(pu)源(yuan)1與(yu)摻(chan)(chan)鉺光(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)放(fang)大器2相(xiang)(xiang)接，將泵浦(pu)功率設置為(wei)30dBm。摻(chan)(chan)鉺光(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)放(fang)大器2的(de)輸(shu)出(chu)端與(yu)波分復(fu)用(yong)器3的(de)a端相(xiang)(xiang)連，將泵浦(pu)光(guang)注(zhu)入(ru)到環形腔中(zhong)。波分復(fu)用(yong)器3的(de)c端與(yu)摻(chan)(chan)銩(diu)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)4一(yi)端相(xiang)(xiang)連，摻(chan)(chan)銩(diu)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)作(zuo)為(wei)增益(yi)(yi)介質(zhi)由此而產生2μm增益(yi)(yi)信號。摻(chan)(chan)銩(diu)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)4的(de)另一(yi)端與(yu)與(yu)重(zhong)(zhong)復(fu)頻(pin)率調節器5的(de)一(yi)端相(xiang)(xiang)連，壓電陶瓷驅動器6作(zuo)用(yong)在重(zhong)(zhong)復(fu)頻(pin)率調節器5，用(yong)于改變保偏(pian)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)長(chang)度，由于保偏(pian)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)具有(you)較高的(de)雙(shuang)折射系數，所以其長(chang)度的(de)細小改變會引(yin)起重(zhong)(zhong)復(fu)頻(pin)率發(fa)生較大的(de)變化，利用(yong)這一(yi)特點實現重(zhong)(zhong)復(fu)頻(pin)率的(de)寬(kuan)調諧(xie)。

重復頻率(lv)調節器(qi)(qi)(qi)5的(de)(de)(de)另一(yi)端(duan)連(lian)接第(di)一(yi)偏(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)控制(zhi)器(qi)(qi)(qi)7，第(di)一(yi)偏(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)控制(zhi)器(qi)(qi)(qi)7與保偏(pian)隔離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)8的(de)(de)(de)輸(shu)入端(duan)相(xiang)連(lian)，從(cong)而保證了光(guang)(guang)(guang)信號在(zai)諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)腔(qiang)中的(de)(de)(de)單項運轉。偏(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)隔離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)8的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)端(duan)與第(di)二(er)偏(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)控制(zhi)器(qi)(qi)(qi)9相(xiang)連(lian)，兩(liang)(liang)個(ge)偏(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)控制(zhi)器(qi)(qi)(qi)和(he)偏(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)隔離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)8是實(shi)現(xian)穩(wen)(wen)定(ding)脈沖(chong)輸(shu)出(chu)的(de)(de)(de)關(guan)鍵。基于非線性偏(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)旋轉效應多波(bo)長鎖(suo)(suo)模(mo)(mo)光(guang)(guang)(guang)纖激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)在(zai)工作時存在(zai)傳輸(shu)系(xi)數(shu)隨(sui)光(guang)(guang)(guang)強(qiang)(qiang)增(zeng)加(jia)而變(bian)大(da)或變(bian)小(xiao)兩(liang)(liang)個(ge)區(qu)域(yu)，這(zhe)兩(liang)(liang)個(ge)區(qu)域(yu)分別稱(cheng)為正反饋(kui)區(qu)和(he)負(fu)反饋(kui)區(qu)。其(qi)實(shi)質(zhi)就是當(dang)泵浦功(gong)(gong)率(lv)從(cong)零(ling)開始逐漸增(zeng)加(jia)時，激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)工作在(zai)正反饋(kui)區(qu)域(yu)即傳輸(shu)系(xi)數(shu)隨(sui)光(guang)(guang)(guang)強(qiang)(qiang)增(zeng)加(jia)而變(bian)大(da)，此時腔(qiang)內模(mo)(mo)式競爭較為激(ji)(ji)烈，不易產生穩(wen)(wen)定(ding)的(de)(de)(de)多波(bo)長激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)輸(shu)出(chu)。當(dang)泵浦功(gong)(gong)率(lv)達到鎖(suo)(suo)模(mo)(mo)閾值時，調整偏(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)控制(zhi)器(qi)(qi)(qi)可以使激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)進入被(bei)動鎖(suo)(suo)模(mo)(mo)狀態。其(qi)被(bei)動鎖(suo)(suo)模(mo)(mo)的(de)(de)(de)原理(li)類似于可飽(bao)和(he)吸收體的(de)(de)(de)作用，低強(qiang)(qiang)度的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)被(bei)吸收繼續在(zai)腔(qiang)內振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)蕩，高(gao)強(qiang)(qiang)度的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)可以通過(guo)，從(cong)而實(shi)現(xian)穩(wen)(wen)定(ding)的(de)(de)(de)脈沖(chong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)輸(shu)出(chu)。

第二偏振控制器(qi)(qi)(qi)9與(yu)80:20寬(kuan)(kuan)(kuan)帶耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)10的(de)(de)d端(duan)(duan)(duan)相(xiang)(xiang)連，80:20寬(kuan)(kuan)(kuan)帶耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)10的(de)(de)e端(duan)(duan)(duan)與(yu)模式鎖(suo)定(ding)組(zu)件(jian)12中的(de)(de)單(dan)模光(guang)纖(xian)的(de)(de)一(yi)端(duan)(duan)(duan)相(xiang)(xiang)連，單(dan)模光(guang)纖(xian)的(de)(de)另(ling)一(yi)端(duan)(duan)(duan)與(yu)波(bo)分復用(yong)器(qi)(qi)(qi)3的(de)(de)b端(duan)(duan)(duan)相(xiang)(xiang)連接構成環(huan)形腔結構，e端(duan)(duan)(duan)為(wei)耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)10的(de)(de)80％端(duan)(duan)(duan)，f端(duan)(duan)(duan)為(wei)耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)10的(de)(de)20％，耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)10的(de)(de)20％輸(shu)出腔外，耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)10的(de)(de)80％留在腔內循(xun)環(huan)振蕩。80:20寬(kuan)(kuan)(kuan)帶耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)10的(de)(de)f端(duan)(duan)(duan)與(yu)90:10寬(kuan)(kuan)(kuan)帶耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)11的(de)(de)G端(duan)(duan)(duan)相(xiang)(xiang)連，90:10寬(kuan)(kuan)(kuan)帶耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)11的(de)(de)H端(duan)(duan)(duan)與(yu)穩頻裝置13相(xiang)(xiang)連，90:10寬(kuan)(kuan)(kuan)帶耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)11的(de)(de)I端(duan)(duan)(duan)作(zuo)為(wei)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)輸(shu)出端(duan)(duan)(duan)。H端(duan)(duan)(duan)為(wei)90:10寬(kuan)(kuan)(kuan)帶耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)11的(de)(de)90％端(duan)(duan)(duan)，I端(duan)(duan)(duan)為(wei)90:10寬(kuan)(kuan)(kuan)帶耦(ou)(ou)(ou)合(he)(he)(he)(he)器(qi)(qi)(qi)11的(de)(de)10％端(duan)(duan)(duan)。各器(qi)(qi)(qi)件(jian)連接均采用(yong)光(guang)纖(xian)熔接。

如(ru)圖2所示，穩(wen)頻裝置13包括光電(dian)(dian)二(er)極管13-1、帶通(tong)濾波(bo)(bo)放(fang)大(da)器13-2、混頻器13-3、低(di)通(tong)濾波(bo)(bo)器13-4、比例(li)-微分(fen)(fen)(fen)-積分(fen)(fen)(fen)電(dian)(dian)路(lu)13-5、壓(ya)(ya)電(dian)(dian)陶(tao)瓷驅動電(dian)(dian)路(lu)13-6、壓(ya)(ya)電(dian)(dian)陶(tao)瓷13-7、射頻信(xin)(xin)號(hao)(hao)源(yuan)13-8和10MHz射頻信(xin)(xin)號(hao)(hao)13-9，光電(dian)(dian)二(er)極管13-1與(yu)帶通(tong)濾波(bo)(bo)放(fang)大(da)器13-2相(xiang)連，帶通(tong)濾波(bo)(bo)放(fang)大(da)器13-2的另(ling)一(yi)端(duan)(duan)連接(jie)混頻器13-3的輸(shu)入(ru)端(duan)(duan)j，另(ling)一(yi)路(lu)10MHz射頻信(xin)(xin)號(hao)(hao)13-9通(tong)過射頻信(xin)(xin)號(hao)(hao)源(yuan)13-8產生(sheng)的標準信(xin)(xin)號(hao)(hao)接(jie)入(ru)混頻器13-3的輸(shu)入(ru)端(duan)(duan)k，混頻器的輸(shu)出端(duan)(duan)l連接(jie)低(di)通(tong)濾波(bo)(bo)器13-4，低(di)通(tong)濾波(bo)(bo)器13-4的另(ling)一(yi)端(duan)(duan)連接(jie)比例(li)-微分(fen)(fen)(fen)-積分(fen)(fen)(fen)電(dian)(dian)路(lu)13-5，然后比例(li)-微分(fen)(fen)(fen)-積分(fen)(fen)(fen)電(dian)(dian)路(lu)13-5控制壓(ya)(ya)電(dian)(dian)陶(tao)瓷驅動電(dian)(dian)路(lu)13-6，壓(ya)(ya)電(dian)(dian)陶(tao)瓷驅動電(dian)(dian)路(lu)13-6連接(jie)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)陶(tao)瓷13-7，最終形成完整(zheng)的穩(wen)頻裝置。

光電二極管13-1與帶通濾波器放大器13-2相連，由光電二極管探測后輸出電脈沖信號，在射頻頻譜儀上可觀察到以重復頻率f_r為基頻，各級次的諧波頻率mf_r，m為整數。相比于基頻信號，高級次諧波成分可鑒別出的相位誤差量更大，鎖定精度也更高。一般而言，選用m級次的高頻諧波進行反饋鎖定，鎖定后頻率精度也會提高m倍。但受限于光電探測器的響應帶寬，超過GHz以上的高次諧波往往很難被有效探測。在實驗中，我們選用480MHz帶通濾波器濾取出8f_r單頻正弦波信號進行頻率鎖定。由于f_r信號自身信噪比高、線寬窄，因此采用混頻器(或模擬鑒相器)就能實現高精度的頻率鎖定，可避免數字鑒相器模/數轉換過程的影響。帶通濾波器放大器13-2另一端連接混頻器13-3的輸入端j，另一路10MHz射頻信號13-9通過射頻信號源13-8產生的標準信號接入混頻器13-3的輸入端k，獲取與8f_r單頻正弦(xian)波(bo)信號低頻誤差信號。混頻器13-3的(de)輸出端l連(lian)接(jie)低通(tong)濾(lv)波(bo)器13-4，低通(tong)濾(lv)波(bo)后(hou)干(gan)凈的(de)誤差信號由比(bi)例－微(wei)分－積(ji)(ji)分電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(PID)13-5調節信號幅度，進行動(dong)(dong)態控(kong)制。然(ran)后(hou)比(bi)例-微(wei)分-積(ji)(ji)分電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)13-5控(kong)制壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)陶(tao)瓷(ci)驅(qu)動(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)13-6，壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)陶(tao)瓷(ci)驅(qu)動(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)13-6連(lian)接(jie)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)陶(tao)瓷(ci)13-7，最后(hou)由高壓(ya)(ya)(ya)放大電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)將(jiang)誤差信號幅度放大至近(jin)百伏，驅(qu)動(dong)(dong)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)陶(tao)瓷(ci)13-7控(kong)制腔長(chang)的(de)變化，實現重復頻率的(de)鎖定。

如(ru)圖(tu)3、圖(tu)4所示，通(tong)過改(gai)變重(zhong)復(fu)頻(pin)率調(diao)節(jie)器(qi)5的(de)(de)保偏光(guang)纖(xian)的(de)(de)長度，分(fen)別得(de)到(dao)(dao)了重(zhong)頻(pin)為276MHz和312MHz的(de)(de)脈沖(chong)(chong)時(shi)域圖(tu)，可調(diao)諧范圍達到(dao)(dao)36MHz。通(tong)過光(guang)譜(pu)分(fen)析儀得(de)到(dao)(dao)Kelly邊帶(dai)光(guang)譜(pu)圖(tu)，如(ru)圖(tu)5所示。將(jiang)輸出(chu)信號(hao)接(jie)入2μm波段光(guang)電探測(ce)器(qi)，探測(ce)器(qi)的(de)(de)帶(dai)寬(kuan)為10GHz，將(jiang)探測(ce)器(qi)的(de)(de)輸出(chu)端接(jie)入示波器(qi)中(zhong)，示波器(qi)型號(hao)為Agilent DSO-X 93204A，帶(dai)寬(kuan)32GHz，采樣率為80GSa/s，得(de)到(dao)(dao)如(ru)圖(tu)6所示的(de)(de)單脈沖(chong)(chong)時(shi)域圖(tu)，脈沖(chong)(chong)寬(kuan)度為617ps。