可调谐窄线宽激光器频率调谐效率测量方法及测量系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112051035A(43)申请公布日2020.12.08(21)申请号202010834927.0(22)申请日2020.08.19(71)申请人北京自动化控制设备研究所地址100074北京市丰台区云岗北里1号院3号楼(72)发明人陆星李鹏秦杰柏楠万双爱(51)Int.Cl.G01M11/02(2006.01)G01M11/00(2006.01)G01J9/02(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称可调谐窄线宽激光器频率调谐效率测量方法及测量系统(57)摘要本发明提供了一种可调谐窄线宽激光器频率调谐效率测量方法及测量系统，利用非平衡臂迈克尔逊干涉仪将待测可调谐窄线宽激光器微小的光域频率变化转换为光学相位变化，以实现对可调谐窄线宽激光器的光域频率变化的测量，进而实现对可调谐窄线宽激光器的频率调谐效率的测量。本发明的技术方案可以测量常规光谱仪难以测量的光域频率变化。同时，本发明利用信号发生器输出不同频率fPGC和幅度VPGC的模拟正弦波信号对可调谐窄线宽激光器的频率进行调制，以实现对不同调制带宽下的可调谐窄线宽激光器的频率调谐效率的测量，为可调谐窄线宽激光器的实际使用提供依据。进一步的，本发明的测量系统中的元件都是常见元件，结构简单，实施方便，成本较低。CN112051035ACN112051035A权利要求书1/2页1.一种可调谐窄线宽激光器频率调谐效率测量方法，其特征在于，所述方法包括：信号发生器输出模拟正弦波信号至待测可调谐窄线宽激光器；待测可调谐窄线宽激光器根据模拟正弦波信号的频率fPGC和幅度VPGC输出对应频率的激光至光纤起偏器；光纤起偏器对激光进行起偏并输出线偏光至第一光纤隔离器；第一光纤隔离器将线偏光单向传输至非平衡臂迈克尔逊干涉仪；非平衡臂迈克尔逊干涉仪使线偏光发生干涉并输出干涉后的线偏光至第二光纤隔离器；第二光纤隔离器将干涉后的线偏光单向传输至光电探测器；光电探测器将干涉后的线偏光转换为模拟电信号并输出至数据采集模块；数据采集模块将模拟电信号转换为初始数字电信号并输出至信号处理模块；信号处理模块将初始数字电信号与频率为fPGC的数字正弦波信号进行混频并滤波，得到第一数字电信号Z1，将初始数字电信号与频率为3fPGC的数字正弦波信号进行混频并滤波，得到第二数字电信号Z3；信号处理模块根据第一数字电信号Z1和第二数字电信号Z3得到中间参量Z31；信号处理模块根据一阶第一类贝塞尔函数J1(C)和三阶第一类贝塞尔函数J3(C)得到数字电信号函数Z(C)；信号处理模块根据数字电信号函数Z(C)和中间参量Z31得到相位调制深度C；信号处理模块根据相位调制深度C得到待测可调谐窄线宽激光器的频率变化量Δν；信号处理模块根据频率变化量Δν和幅度VPGC得到待测可调谐窄线宽激光器的频率调谐效率η。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式得到中间参量Z31：Z31＝Z3/Z1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式得到数字电信号函数Z(C)：Z(C)＝J3(C)/J1(C)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式得到频率变化量Δν：Δν＝Cc/4πnΔL，其中，c为真空中光速，n为非平衡臂迈克尔逊干涉仪的光纤折射率，ΔL为非平衡臂迈克尔逊干涉仪的臂长差。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式得到待测可调谐窄线宽激光器的频率调谐效率η：η＝Δν/VPGC。6.一种可调谐窄线宽激光器频率调谐效率测量系统，其特征在于，所述系统包括信号发生器(10)、光纤起偏器(20)、第一光纤隔离器(30)、第二光纤隔离器(40)、非平衡臂迈克尔逊干涉仪(50)、光电探测器(60)、数据采集模块(70)和信号处理模块(80)；所述信号发生器(10)用于输出模拟正弦波信号至待测可调谐窄线宽激光器(90)；所述待测可调谐窄线宽激光器(90)用于根据模拟正弦波信号的频率fPGC和幅度VPGC输出对应频率的激光至所述光纤起偏器(20)；所述光纤起偏器(20)用于对激光进行起偏并输出线偏光至所述第一光纤隔离器(30)；2CN112051035A权利要求书2/2页所述第一光纤隔离器(30)用于将线偏光单向传输至所述非平衡臂迈克尔逊干涉仪(50)；所述非平衡臂迈克尔逊干涉仪(50)用于使线偏光发生干涉并输出干涉后的线偏光至所述第二光纤隔离器(40)；所述第二光纤隔离器(40)用于将干涉后的线偏光单向传输至所述光电探测器(60)；所述光电探测器(60)用于将干涉后的线偏光转换为模拟电信号并输出至所述数据采集模块(70)；所述数据采集模块(70)用于将模拟电信号转换为初始数字电信号并输出至信号处理模块(80)；所述信号处