專利名稱：基于雙波長布里淵光纖激光器的光生微波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種光電技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種基于雙波長布里淵光纖激
光器的光生微波裝置。
背景技術(shù)：
產(chǎn)生高頻微波信號(hào)的傳統(tǒng)方法主要是通過復(fù)雜的電子電路將低頻微波信號(hào)逐級(jí) 倍頻來實(shí)現(xiàn)——電生微波技術(shù)。這種方法雖然在技術(shù)上比較成熟，但是用于高頻微波信號(hào) 產(chǎn)生的電子電路系統(tǒng)比較復(fù)雜而且成本高昂。而且在很多應(yīng)用中，所產(chǎn)生的微波信號(hào)需要 傳輸很遠(yuǎn)的距離，若通過普通的同軸電纜傳輸或空氣來傳輸其損耗很大(60GHz微波在大 氣中的傳輸損耗為14dB/km)。因此，電生微波技術(shù)已經(jīng)遇到越來越難以克服的瓶頸。近幾 年發(fā)展了一種新的高頻微波產(chǎn)生技術(shù)——光生微波技術(shù)則能克服目前在電生微波技術(shù)領(lǐng) 域所遇到的瓶頸。由于光信號(hào)具有極高的頻率，拍頻所生的微波信號(hào)頻率可以較容易地達(dá) 到GHz，甚至幾十GHz量級(jí)。光信號(hào)通過光纖傳輸，而光纖具有寬帶、低損耗和低成本特性， 因此光生微波信號(hào)可以傳輸很遠(yuǎn)的距離，并且極大的降低了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。
現(xiàn)有技術(shù)中，光生微波具有三種實(shí)現(xiàn)途徑第一種為通過兩個(gè)獨(dú)立單頻激光器產(chǎn) 生激光來進(jìn)行拍頻，拍頻微波信號(hào)的頻率即為這兩個(gè)激光器輸出激光頻率之差。但是為了 得到具有低相位噪聲和高頻率穩(wěn)定性的微波信號(hào)，兩個(gè)激光光源的相位必須被鎖定，這就 需要使用光學(xué)注入鎖定技術(shù)或者光學(xué)相位鎖定環(huán)技術(shù)，而這兩種光學(xué)鎖定技術(shù)都需要一個(gè) 高穩(wěn)定微波參考信號(hào)源；第二種光生微波技術(shù)通過使用外部調(diào)制技術(shù)，但是該技術(shù)也需要 一個(gè)高穩(wěn)定微波參考信號(hào)源，這同樣地增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性；第三種光生微波技術(shù) 通過使用一個(gè)激光器，這個(gè)激光器是單縱模雙波長輸出，對(duì)此雙波長激光輸出直接進(jìn)行拍 頻即可得到光生微波信號(hào)，該技術(shù)具有頻率穩(wěn)定性高和相位噪聲低的特點(diǎn)，而且不需要使 用高穩(wěn)定參考微波信號(hào)源。 經(jīng)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，加拿大渥太華大學(xué)的Jianping Yao(姚建平)等人在 IEEETransactions on microwave theory and techniques,2006，54(2)，804 809(2006 年的《微波理論與技術(shù)》54巻第2期的804 809頁)上公開了題為"Photonic generation of microwavesignal using a dual—wavelength single_longitudinal_mode fiber ring laser (使用雙波長單縱模光纖環(huán)形激光器的光生微波技術(shù))"的文章，該技術(shù)使用兩個(gè)特 別制作的FBG (光纖布拉格光柵)進(jìn)行激光選模， 一個(gè)FBG利用其透射譜線，另一個(gè)FBG利 用其反射譜線，當(dāng)這兩個(gè)FBG的譜線相交疊得比較合適時(shí)，此光纖環(huán)形激光器可得到單縱 模雙波長輸出，直接對(duì)此激光輸出進(jìn)行拍頻即可得到微波信號(hào)。但是該技術(shù)對(duì)這兩個(gè)FBG 的特性要求非常嚴(yán)格，這增加了此FBG的制作難度，也使得系統(tǒng)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種基于雙波長布里淵光纖激 光器的光生微波裝置。本發(fā)明通過對(duì)激光器的雙波長輸出進(jìn)行拍頻，實(shí)現(xiàn)了具有頻率高穩(wěn)
3定性的微波信號(hào)的產(chǎn)生，不需要使用額外的參考微波信號(hào)源進(jìn)行光學(xué)穩(wěn)頻或光學(xué)調(diào)制，為 全光纖光路結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括DFB(分布反饋半導(dǎo)體)單頻激 光器、光纖放大器、光纖環(huán)形器、光學(xué)諧振腔、級(jí)聯(lián)諧振腔、光電探測器和頻譜儀，其中DFB 單頻激光器與光纖放大器相連傳輸單頻激光信號(hào)，光纖放大器與光纖環(huán)形器的第一個(gè)端口 相連傳輸放大后的單頻激光信號(hào)，光纖環(huán)形器的第二個(gè)端口與光學(xué)諧振腔相連傳輸放大后 的單頻激光信號(hào)，光學(xué)諧振腔與級(jí)聯(lián)諧振腔相連傳輸放大后的單頻激光信號(hào)，光纖環(huán)形器 的第三個(gè)端口與光電探測器相連傳輸雙波長激光信號(hào)，光電探測器與頻譜儀相連傳輸拍頻 微波信號(hào)。 所述的級(jí)聯(lián)諧振腔與所述的光學(xué)諧振腔分別產(chǎn)生頻率不同的單模激光。 所述的光纖放大器用于放大DFB單頻激光器輸出的單頻激光信號(hào)，包括第一泵
浦源、第二泵浦源、第一 W匿(波分復(fù)用器)、第二 W匿和摻雜光纖，其中第一泵浦源與第一
WDM的一個(gè)分波端相連傳輸泵浦光，DFB單頻激光器與第一 WDM的另一個(gè)分波端相連傳輸單
頻激光信號(hào)，第一W匿的合波端與摻雜光纖的一端相連傳輸激光信號(hào)，摻雜光纖的另一端
與第二 W匿的合波端相連傳輸激光信號(hào)，第二 W匿的一個(gè)分波端與第二泵浦源相連傳輸泵
浦光，第二W匿的另一個(gè)分波端與光纖環(huán)形器的第一個(gè)端口相連以傳輸放大后的單頻激光信號(hào)。 所述的摻雜光纖是摻鉺光纖、摻鐿光纖和摻銩光纖中的一種。 所述的光學(xué)諧振腔用于產(chǎn)生第一波長激光，包括第一四端口耦合器、第一隔離器 和第一光纖，其中第一四端口耦合器的第一輸入端與光纖環(huán)形器的第二端口相連，第一四 端口耦合器的第二輸入端與第一隔離器的輸入端相連，第一個(gè)隔離器的輸出端與第一光纖 的一端相連，第一光纖的另一端與第一四端口耦合器的第一輸出端相連，第一四端口耦合 器的第二輸出端與級(jí)聯(lián)諧振腔相連。 所述的第一光纖是DCF (色散補(bǔ)償光纖)、DSF (色散位移光纖)、NZDSF (非零色散 位移光纖)、SMF(單模光纖)和HNLF(高非線性光纖)中的一種。 所述的級(jí)聯(lián)諧振腔用于產(chǎn)生第二波長激光，包括第二四端口耦合器、第二隔離 器和第二光纖，其中第二四端口耦合器的第一輸入端與第一四端口耦合器的第二輸出端 相連，第二四端口耦合器的第二輸入端與第二隔離器的輸入端相連，第二個(gè)隔離器的輸出 端與第二光纖的一端相連，第二光纖的另一端與第二四端口耦合器的第一輸出端相連，第 二四端口耦合器的第二輸出端空置。所述的第二光纖是DCF、 DSF、 NZDSF、 SMF和HNLF中的一種。 本發(fā)明的工作原理是DFB單頻激光器作為信號(hào)源，其輸出的單頻激光信號(hào)經(jīng)光
纖放大器放大再經(jīng)過光纖環(huán)形器后作為布里淵泵浦光分別輸入光學(xué)諧振腔和級(jí)聯(lián)諧振腔，
兩個(gè)諧振腔分別嵌入不同種類的光纖作為布里淵增益介質(zhì)，則在諧振腔中激發(fā)的一級(jí)布里
淵激光的頻率為 f = f0+vB (1) 其中f。為布里淵泵浦光頻率，也即為DFB單頻激光器的輸出頻率，vB為布里淵泵 浦光波長為Ap時(shí)對(duì)應(yīng)嵌入光纖的布里淵頻移量，為
vB = 2n u A/入p (2)
其中n為在泵浦波長入p處的折射率。UA為光纖中的聲速，它只與光纖本身性質(zhì) 有關(guān)，且有 A=V^ (3) 其中Y為光纖材料的楊氏模量，P為光纖材料的體密度。 不同諧振腔中嵌入不同種類的光纖，則這兩個(gè)諧振腔將激發(fā)出兩種不同頻率的布 里淵激光，設(shè)其布里淵頻移量分別為VB1和VB2。因?yàn)樵诠饫w中，相對(duì)于布里淵泵浦光的運(yùn)行 方向(定義為前向)，受激布里淵光只發(fā)生在后向，所以兩個(gè)諧振腔產(chǎn)生的兩個(gè)不同頻率的 布里淵激光都將從光纖環(huán)形器的第三端口輸出，將其接入光電探測器，則可得到兩個(gè)布里 淵激光的拍頻微波信號(hào)，所得拍頻微波信號(hào)頻率為
fKF = I vB1—vB21 (4) 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是不需要使用額外的微波信號(hào)源進(jìn)行光學(xué) 穩(wěn)頻或進(jìn)行光學(xué)調(diào)制，為全光纖光路結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，并且兩個(gè)諧振 腔所產(chǎn)生的布里淵激光都是由同一 DFB單頻激光泵浦產(chǎn)生的，因此這個(gè)雙波長布里淵光纖 激光器拍頻所生微波信號(hào)具有很高的頻率穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 其中1-DFB單頻激光器；2-第一泵浦源；3-第一 WDM ;4-摻雜光纖；5-第二 WDM ;
6-第二泵浦源；7-光纖環(huán)形器；8-第一四端口耦合器；9-第一光纖；10-第一隔離器； 11-第二四端口耦合器；12-第二光纖；13-第二隔離器；14-光電探測器；15_頻譜儀。
圖2為四端口耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖； 其中16-第一輸入端口 ；17-第二輸入端口 ；18-第二輸出端口 ；19-第一輸出端□。
圖3為實(shí)施例得到的拍頻微波信號(hào)頻譜圖； 其中(a)是實(shí)施例1得到的拍頻微波信號(hào)頻譜圖；(b)是實(shí)施例2得到的拍頻微 波信號(hào)頻譜圖；(c)是實(shí)施例3得到的拍頻微波信號(hào)頻譜圖；(d)是實(shí)施例4得到的拍頻微 波信號(hào)頻譜圖；(e)是實(shí)施例5得到的拍頻微波信號(hào)頻譜圖；(f)是實(shí)施例6得到的拍頻微 波信號(hào)頻譜圖。 圖4為實(shí)施例2得到的拍頻微波信號(hào)頻率隨DFB激光器輸出頻率變化示意圖。
圖5為實(shí)施例2得到的拍頻微波信號(hào)頻率隨測量時(shí)間變化示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。
實(shí)施例1 如圖1所示，本實(shí)施例包括DFB單頻激光器1、摻鉺光纖放大器、光纖環(huán)形器7、光 學(xué)諧振腔、級(jí)聯(lián)諧振腔、光電探測器14和頻譜儀15，其中DFB單頻激光器1與摻鉺光纖放 大器輸入端相連，以放大DFB單頻激光器1輸出的單頻激光信號(hào)，摻鉺光纖放大器的輸出端與光纖環(huán)形器7的第一端口相連，其第二端口與光學(xué)諧振腔相連，光學(xué)諧振腔與級(jí)聯(lián)諧振 腔相連，放大后的單頻激光通過環(huán)形器7的第二端口依次輸入光學(xué)諧振腔和級(jí)聯(lián)諧振腔， 光纖環(huán)形器的第三端口輸出雙波長布里淵光纖激光器的激光信號(hào)，其第三端口與光電探測 器14相連以對(duì)此激光信號(hào)進(jìn)行拍頻，光電探測器14與頻譜儀15相連以對(duì)拍頻所得的微波 信號(hào)進(jìn)行測量。 所述的摻鉺光纖放大器用于放大DFB單頻激光器1輸出的單頻激光信號(hào)以作布里 淵泵浦光，包括第一980nm泵浦源2、第二980nm泵浦源6、第一WDM3、第二WDM 5和EDF(摻 鉺光纖)4，其中第一 WDM 3的一分波端口與DFB單頻激光器1相連，第一 980nm泵浦源2 與第一WDM 3的另一分波端口相連，第一WDM 3的合波端口與EDF 4—端相連，EDF 4另一 端與第二 WDM 5的合波端口相連，第二 WDM 5的一分波端口與第二 980泵浦源6相連，第二 W匿5的另一分波端口作為摻鉺光纖放大器的輸出端口與光纖環(huán)形器7的1端口相連。
所述的光學(xué)諧振腔用于產(chǎn)生第一波長激光，包括第一四端口耦合器8、第一隔離 器10和DCF 9，其中所述第一四端口耦合器8為耦合比為50/50的四端口耦合器，其第一 輸入端口與光纖環(huán)形器7的第二端口相連，第二輸入端口與第一隔離器10的輸入端相連， 第一隔離器IO的輸出端與DCF 9—端相連，DCF 9另一端與第一四端口耦合器8的第一輸 出端口相連，第一四端口耦合器8的第二輸出端口作為另一部分布里淵泵浦光的引出端口 與第二四端口耦合器11的第一輸入端口相連。 所述的級(jí)聯(lián)諧振腔用于產(chǎn)生第二波長激光，包括第二四端口耦合器11、第二隔 離器13和DSF 12，其中第二四端口耦合器11為耦合比為50/50的四端口耦合器，其第一 輸入端口與所述的第一四端口耦合器8的第二輸出端口相連，第二四端口耦合器11的第二 輸入端口與第二隔離器13輸入端相連，第二隔離器13輸出端與DSF 12—端相連，DSF 12 另一端與第二四端口耦合器11的第一輸出端口相連，而第二四端口耦合器11的第二輸出 端口空置。 所述的四端口耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。 本實(shí)施例中所述的DFB單頻激光器1的波長為1544nm。所述的第一980nm泵浦源2的最大輸出功率為330mW，第二980nm泵浦源6的最大 輸出功率為250mW，兩個(gè)980nm泵浦源的功率都可以連續(xù)調(diào)節(jié)。
所述的摻鉺光纖4長度為13. 5m，摻雜濃度為400ppm。
所述的DCF 9長度為200m，其布里淵頻移是9. 77GHz。
所述的DSF 12長度為500m，其布里淵頻移是10. 718GHz。 本實(shí)施例工作時(shí)，將DFB單頻激光器1的輸出信號(hào)光功率調(diào)到最大(10mW)，將兩個(gè) 980nm泵浦源的輸出功率調(diào)到最大，信號(hào)光經(jīng)過摻鉺光纖放大器放大后功率上升為206mW， 再經(jīng)過特定波長(1550nm)光纖環(huán)形器7濾除多余的980nm泵浦光后輸入兩個(gè)諧振腔作為 布里淵泵浦光，光學(xué)諧振腔和級(jí)聯(lián)諧振腔分別激發(fā)不同波長的布里淵激光，最后通過光纖 環(huán)形器7的第三端口輸出到光電探測器14進(jìn)行拍頻，其拍頻微波信號(hào)頻率為948. OMHz，所 得微波信號(hào)頻譜圖如圖3(a)所示。
實(shí)施例2 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于本實(shí)施例中級(jí)聯(lián)諧振腔中的第二光纖為HNLF， 該HNLF的長度為253m，對(duì)應(yīng)的布里淵頻移是HNLF :9. 405GHz。
所述的頻譜儀15的測量分辨率是0. l腿z。 本實(shí)施例得到的拍頻微波信號(hào)頻率為365. 6MHz，其頻譜圖如圖3 (b)所示。
本實(shí)施例得到的拍頻微波信號(hào)頻率變化示意圖，如圖4所示，從圖4可知，拍頻微 波信號(hào)的頻率隨泵浦光頻率變化而變化的量非常小，小于頻譜儀的測量分辨率0. lMHz。
測量兩小時(shí)后，本實(shí)施例得到的拍頻微波信號(hào)頻率隨測量時(shí)間變化示意圖，如圖5 所示，從圖5可知，拍頻微波信號(hào)頻率受周圍環(huán)境參數(shù)(溫度，濕度)的影響非常小，小于頻 譜儀的測量分辨率O. lMHz。 綜合圖4和圖5可知，本實(shí)施例得到的微波信號(hào)具有很高的頻率穩(wěn)定性。
實(shí)施例3 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于本實(shí)施例中級(jí)聯(lián)諧振腔中的第二光纖為NZDSF， 該NZDSF的長度為350m，對(duì)應(yīng)的布里淵頻移是10. 895GHz。 本實(shí)施例得到的拍頻微波信號(hào)頻率為1115. OMHz，其頻譜圖如圖3(c)所示。
實(shí)施例4 本實(shí)施例與實(shí)施例3的區(qū)別在于本實(shí)施例中光學(xué)諧振腔中的第一光纖為DSF，該 DSF的長度是200m，對(duì)應(yīng)的布里淵頻移是10. 718GHz。 本實(shí)施例得到的拍頻微波信號(hào)頻率為175. OMHz，其頻譜圖如圖3(d)所示。
實(shí)施例5 如圖1所示，本實(shí)施例包括DFB單頻激光器1、摻鐿光纖放大器、光纖環(huán)形器7、光 學(xué)諧振腔、級(jí)聯(lián)諧振腔、光電探測器14和頻譜儀15，其中DFB單頻激光器1與摻鐿光纖放 大器輸入端相連，以放大DFB單頻激光器1輸出的單頻激光信號(hào)，摻鐿光纖放大器的輸出端 與光纖環(huán)形器7的第一端口相連，其第二端口與光學(xué)諧振腔相連，光學(xué)諧振腔與級(jí)聯(lián)諧振 腔相連，放大后的單頻激光通過環(huán)形器7的第二端口依次輸入光學(xué)諧振腔和級(jí)聯(lián)諧振腔， 光纖環(huán)形器的第三端口輸出雙波長布里淵光纖激光器的激光信號(hào)，其3端口與光電探測器 14相連以對(duì)此激光信號(hào)進(jìn)行拍頻，光電探測器14與頻譜儀15相連以對(duì)拍頻所得的微波信 號(hào)進(jìn)行測量。 所述的摻鐿光纖放大器用于放大DFB單頻激光器1輸出的單頻激光信號(hào)以作布里 淵泵浦光，包括第一980nm泵浦源2、第二980nm泵浦源6、第一W匿3、第二W匿5和YbDF 4，其中第一 WDM 3的一分波端口與DFB單頻激光器1相連，第一 980nm泵浦源2與第一 WDM 3的另一分波端口相連，第一WDM 3的合波端口與YbDF 4—端相連，YbDF 4另一端與 第二 WDM 5的合波端口相連，第二 WDM 5的一分波端口與第二 980泵浦源6相連，第二 W匿 5的另一分波端口作為摻鐿光纖放大器的輸出端口與光纖環(huán)形器7的1端口相連。
所述的光學(xué)諧振腔用于產(chǎn)生第一波長激光，包括第一四端口耦合器8、第一隔離 器10和SMF 9，其中所述第一四端口耦合器8為耦合比為50/50的四端口耦合器，其第一 輸入端口與光纖環(huán)形器7的第二端口相連，第二輸入端口與第一隔離器10的輸入端相連， 第一隔離器10的輸出端與SMF 9 —端相連，SMF 9另一端與第一四端口耦合器8的第一輸 出端口相連，第一四端口耦合器8的第二輸出端口作為另一部分布里淵泵浦光的引出端口 與第二四端口耦合器11的第一輸入端口相連。 所述的級(jí)聯(lián)諧振腔用于產(chǎn)生第二波長激光，包括第二四端口耦合器11、第二隔 離器13和NZDSF 12，其中第二四端口耦合器11為耦合比為50/50的四端口耦合器，其第一輸入端口與所述的第一四端口耦合器8的第二輸出端口相連，第二四端口耦合器ll的 第二輸入端口與第二隔離器13輸入端相連，第二隔離器13輸出端與NZDSF 12 —端相連， NZDSF 12另一端與第二四端口耦合器11的第一輸出端口相連，而第二四端口耦合器11的 第二輸出端口空置。 所述的DFB單頻激光器1的波長為1575nm。所述的第一 980nm泵浦源2的最大輸出功率為330mW，所述的第二 980nm泵浦源6 的最大輸出功率為250mW，兩個(gè)980nm泵浦源的功率都可以連續(xù)調(diào)節(jié)。
所述的摻鐿光纖4長度為7. 5m。 所述的SMF 9長度為300m，對(duì)應(yīng)的布里淵頻移是11. OlGHz。
所述的NZDSF 12長度為350m，對(duì)應(yīng)的布里淵頻移是10. 895GHz。
本實(shí)施例工作時(shí)，將DFB單頻激光器1的輸出信號(hào)光功率調(diào)到最大(8mW)，將兩個(gè) 980nm泵浦源的輸出功率調(diào)到最大，信號(hào)光經(jīng)過摻鐿光纖放大器放大后功率上升為160mW， 再經(jīng)過光纖環(huán)形器7濾除多余的980nm泵浦光后輸入兩個(gè)諧振腔作為布里淵泵浦光。光學(xué) 諧振腔和級(jí)聯(lián)諧振腔分別激發(fā)不同波長的布里淵激光，最后通過光纖環(huán)形器7的第三端口 輸出到光電探測器14進(jìn)行拍頻，其拍頻微波信號(hào)頻率為115. OMHz，其頻譜圖如圖3(e)所 示。 實(shí)施例6 如圖1所示，本實(shí)施例包括DFB單頻激光器1、摻銩光纖放大器、光纖環(huán)形器7、光 學(xué)諧振腔、級(jí)聯(lián)諧振腔、光電探測器14和頻譜儀15，其中DFB單頻激光器1與摻銩光纖放 大器輸入端相連，以放大DFB單頻激光器1輸出的單頻激光信號(hào)，摻銩光纖放大器的輸出端 與光纖環(huán)形器7的第一端口相連，其第二端口與光學(xué)諧振腔相連，光學(xué)諧振腔與級(jí)聯(lián)諧振 腔相連，放大后的單頻激光通過環(huán)形器7的第二端口依次輸入光學(xué)諧振腔和級(jí)聯(lián)諧振腔， 光纖環(huán)形器的第三端口輸出雙波長布里淵光纖激光器的激光信號(hào)，其第三端口與光電探測 器14相連以對(duì)此激光信號(hào)進(jìn)行拍頻，光電探測器14與頻譜儀15相連以對(duì)拍頻所得的微波 信號(hào)進(jìn)行測量。 所述的摻銩光纖放大器用于放大DFB單頻激光器1輸出的單頻激光信號(hào)以作布 里淵泵浦光，包括第一 1064nm泵浦源2、第二 1064nm泵浦源6、第一 WDM 3、第二 WDM 5和 TDF (摻銩光纖)4，其中第一 WDM 3的一分波端與DFB單頻激光器1相連，第一 1064nm泵 浦源2與第一 WDM 3的另一分波端相連，第一 WDM 3的合波端與TDF 4 —端相連，TDF 4另 一端與第二 WDM 5的合波端相連，第二 WDM 5的一分波端與第二 1064nm泵浦源6相連，第 二 W匿5的合波端作為摻銩光纖放大器的輸出端口與光纖環(huán)形器7的1端口相連。
所述的光學(xué)諧振腔用于產(chǎn)生第一波長激光，包括第一四端口耦合器8、第一隔離 器IO和DSF 9，其中所述第一四端口耦合器8為耦合比為50/50的四端口耦合器，其第一 輸入端口與光纖環(huán)形器7的第二端口相連，第二輸入端口與第一隔離器10的輸入端相連， 第一隔離器IO的輸出端與DSF 9—端相連，DSF 9另一端與第一四端口耦合器8的第一輸 出端口相連，第一四端口耦合器8的第二輸出端口作為另一部分布里淵泵浦光的引出端口 與第二四端口耦合器11的第一輸入端口相連。 所述的級(jí)聯(lián)諧振腔用于產(chǎn)生第二波長激光，包括第二四端口耦合器11、第二隔 離器13和SMF 12，其中第二四端口耦合器11為耦合比為50/50的四端口耦合器，其第一輸入端口與所述的第一四端口耦合器8的第二輸出端口相連，第二四端口耦合器11的第二 輸入端口與第二隔離器13輸入端相連，第二隔離器13輸出端與SMF 12 —端相連，SMF 12 另一端與第二四端口耦合器11的第一輸出端口相連，而第二四端口耦合器11的第二輸出 端口空置。 所述的DFB單頻激光器1的波長為1510nm。所述的第一 1064nm泵浦源2的最大輸出功率為300mW ;所述的第二 1064nm泵浦 源6的最大輸出功率為250mW，兩個(gè)泵浦源功率都可以連續(xù)調(diào)節(jié)。
所述的摻銩光纖4長度為8m。 所述的所述的DSF 9長度為200m，其對(duì)應(yīng)的布里淵頻移是10. 718GHz。
所述的SMF 12長度為300m，其對(duì)應(yīng)的布里淵頻移是11. OlGHz。
本實(shí)施例工作時(shí)，將DFB單頻激光器1的輸出信號(hào)光功率調(diào)到最大(10mW)，將 兩個(gè)1064nm泵浦源的輸出功率調(diào)到最大，信號(hào)光經(jīng)過摻銩光纖放大器放大后功率上升為 180mW，再經(jīng)過光纖環(huán)形器7濾除多余的1064nm泵浦光后輸入兩個(gè)級(jí)聯(lián)諧振腔作為布里淵 泵浦光，光學(xué)諧振腔和級(jí)聯(lián)諧振腔分別激發(fā)不同波長的布里淵激光，最后通過光纖環(huán)形器7 的第三端口輸出到光電探測器14進(jìn)行拍頻，其拍頻微波信號(hào)頻率為290. OMHz，其頻譜圖如 圖3(f)所示。
9
權(quán)利要求
一種基于雙波長布里淵光纖激光器的光生微波裝置，包括DFB單頻激光器、光纖環(huán)形器、光電探測器和頻譜儀，其特征在于，還包括光纖放大器、光學(xué)諧振腔和級(jí)聯(lián)諧振腔，其中DFB單頻激光器與光纖放大器相連傳輸單頻激光信號(hào)，光纖放大器與光纖環(huán)形器的第一個(gè)端口相連傳輸放大后的單頻激光信號(hào)，光纖環(huán)形器的第二個(gè)端口與光學(xué)諧振腔相連傳輸放大后的單頻激光信號(hào)，光學(xué)諧振腔與級(jí)聯(lián)諧振腔相連傳輸放大后的單頻激光信號(hào)，光纖環(huán)形器的第三個(gè)端口與光電探測器相連傳輸雙波長激光信號(hào)，光電探測器與頻譜儀相連傳輸拍頻微波信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙波長布里淵光纖激光器的光生微波裝置，其特征是，所述的光纖放大器包括第一泵浦源、第二泵浦源、第一W匿、第二W匿和摻雜光纖，其中第一泵浦源與第一 WDM的一個(gè)分波端相連傳輸泵浦光，DFB單頻激光器與第一 WDM的另一個(gè) 分波端相連傳輸單頻激光信號(hào)，第一 W匿的合波端與摻雜光纖的一端相連傳輸激光信號(hào)， 摻雜光纖的另一端與第二W匿的合波端相連傳輸激光信號(hào)，第二 W匿的一個(gè)分波端與第二 泵浦源相連傳輸泵浦光，第二 W匿的另一個(gè)分波端與光纖環(huán)形器的第一個(gè)端口相連以傳輸 放大后的單頻激光信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙波長布里淵光纖激光器的光生微波裝置，其特征是， 所述的摻雜光纖是摻鉺光纖、摻鐿光纖和摻銩光纖中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙波長布里淵光纖激光器的光生微波裝置，其特征是，所述的光學(xué)諧振腔包括第一四端口耦合器、第一隔離器和第一光纖，其中第一四端口耦合器的第一輸入端與光纖環(huán)形器的第二端口相連，第一四端口耦合器的第二輸入端與第一 隔離器的輸入端相連，第一個(gè)隔離器的輸出端與第一光纖的一端相連，第一光纖的另一端 與第一四端口耦合器的第一輸出端相連，第一四端口耦合器的第二輸出端與級(jí)聯(lián)諧振腔相 連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙波長布里淵光纖激光器的光生微波裝置，其特征是， 所述的第一光纖是色散補(bǔ)償光纖、色散位移光纖、非零色散位移光纖、單模光纖和高非線性 光纖中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙波長布里淵光纖激光器的光生微波裝置，其特征是，所述的級(jí)聯(lián)諧振腔產(chǎn)生包括第二四端口耦合器、第二隔離器和第二光纖，其中第二四端 口耦合器的第一輸入端與第一四端口耦合器的第二輸出端相連，第二四端口耦合器的第二 輸入端與第二隔離器的輸入端相連，第二個(gè)隔離器的輸出端與第二光纖的一端相連，第二 光纖的另一端與第二四端口耦合器的第一輸出端相連，第二四端口耦合器的第二輸出端空 置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于雙波長布里淵光纖激光器的光生微波裝置，其特征是，所述的第二光纖是色散補(bǔ)償光纖、色散位移光纖、非零色散位移光纖、單模光纖和高非線性 光纖中的一種。
全文摘要
一種光電技術(shù)領(lǐng)域的基于雙波長布里淵光纖激光器的光生微波裝置，包括DFB單頻激光器、光纖放大器、光纖環(huán)形器、光學(xué)諧振腔、級(jí)聯(lián)諧振腔、光電探測器和頻譜儀，所述的級(jí)聯(lián)諧振腔與所述的光學(xué)諧振腔分別產(chǎn)生頻率不同的單模激光。本發(fā)明不需要使用額外的微波信號(hào)源進(jìn)行光學(xué)穩(wěn)頻或進(jìn)行光學(xué)調(diào)制，為全光纖光路結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，并且兩個(gè)諧振腔所產(chǎn)生的布里淵激光都是由同一DFB單頻激光泵浦產(chǎn)生的，因此這個(gè)雙波長布里淵光纖激光器拍頻所生微波信號(hào)具有很高的頻率穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01S3/094GK101794964SQ201010132938
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者吳至境, 沈啟舜, 袁文, 詹黎 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)