专利名称：单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置。
背景技术：
高功率单频脉冲信号具有窄线宽、具有衍射极限的光束质量等优点，从而在工业、 医疗、科研、军事等领域得到了广泛的应用，可用于相干光束合束、光参量振荡的泵浦源和 高精度的干涉测量，如引力波探测，但由于其线宽一般在KHZ MHZ数量级，远小于受激布 里渊散射(SBS)增益带宽(一般在几十MHZ)，从而使后向SBS成为影响单频激光器和放大 器输出功率提高的主要因素，SBS将引起脉冲波形畸变，严重时可永久性破坏系统器件，所 以有效的监控后向SBS的发生和测量其频移是至关重要的。 经理论计算对于波长lym的单频信号光，布里辦lBrillouin增益带宽A vB约 为38MHz，在斯托克斯位移约16. 5GHz处产生峰值布里渊增益，布里渊Brillouin频移 16. 5GHz，即波长移动约0. 06nm。 但在实验验证上，高精度光谱议一般都较昂贵。故受实验室条件的限制，用普通光 谱仪测量信号光和受激布里渊Brillouin波长存在两个难点①光谱仪对连续或准连续光 光谱的测量较容易，而实验中信号光为重复频率只有1Hz的单脉冲，光谱仪很难捕捉到信 号光谱；②信号光和布里渊Brillouin光波长之差为0. 06nm，而普通光谱仪的最小分辨率 只有0. 05nm或更大，即使光谱仪采用外触发同步捕捉到信号光，也很难把波长如此接近的 两个光谱区分出来。
发明内容
为了克服已有的单脉冲信号放大时受激布里渊频移测量设备捕捉单脉冲信号难、 测量精度低、成本高的不足，本发明提供一种能够灵活改变其自由光谱范围、测量精度高、 实验设备简单且价格低廉的单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 —种单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置，包括一重复频率1Hz的单频 脉冲信号源、两个2X 1波分复用器WDM、 F-P干涉仪和CCD显示器，所述单频脉冲信号源与 一个2X 1波分复用器W匿的一端连接，所述2X 1波分复用器W匿的输出端连接光纤信号 放大器，所述光纤信号放大器连接另一个2X 1波分复用器W匿的一端， 一个2X 1波分复用 器W匿的另一端与另一个2 X 1波分复用器W匿的另一端相熔接，所述另一个2 X 1波分复 用器WDM的输出端与所述F-P干涉仪相连，所述F-P干涉仪的输出端连接所述CCD显示器。
本发明的"连接"是指针对光路而言的连接，例如所述信号放大器连接另一个2X 1 波分复用器W匿的一端，即理解为"从信号放大器放大后的光信号输入到另一个2X 1波分 复用器WDM的一端"，其他地方也同理解释。 作为优选的一种方案所述另一个2X 1波分复用器WDM的输出端与所述F-P干涉 仪之间设有第一凸透镜；所述述F-P干涉仪的输出端与所述CCD显示器之间设有第二凸透镜。 本发明的技术构思为产生受激布里渊散射(SBS)的信号源为重复频率1Hz的单 频单脉冲光，信号线宽很窄，仅为10—、m，波长为1053nm，脉宽200ns ;双包层光纤放大器采 用的增益光纤为掺Yb双包层光纤，内包层直径130um，数值孔径0. 46，纤芯模场直径6. 5um， 数值孔径O. 12，光纤长度12m，保证信号光的高功率放大，信号种子源为单频信号，远小于 SBS增益带宽，故SBS阈值较低，容易激发后向布里渊散射；2X1波分复用器W匿l输入一端 接单频脉冲信号光，另一端A端口作为后向SBS的实时监控端，实现后向SBS的实时监测； 固定法布里_珀罗F-P干涉仪腔长0. 3cm，自由光谱范围30GHZ，对应波长0. lnm，两端面分 别增镀波长1053nm99X的反射膜，前向信号光和后向SBS光经透镜进入固定F-P干涉仪产 生干涉条纹，经CCD成像显示出来，根据两套干涉条纹的坐标，由干涉条纹的移动计算出波 长差，从而得到波长1053nm单频单脉冲放大时产生的受激布里渊散射频移。
本发明的有益效果主要表现在解决了普通光谱议分辨率低，很难捕捉单脉冲信 号的问题，实现了单频单脉冲放大时SBS频移的精确测量，此装置可同时用于测量激光的 谱线宽度，判别激光模式，通过改变固定F-P腔的腔长，改变自由光谱范围和分辨率，具有 通用性强、灵敏度高、装置简单且价格低廉等优点。
图1是单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置的结构示意图。
图中 1-重复频率1Hz的单频单脉冲信号源；2-2X1波分复用器WDM1 ;3-双包层光纤放
大器；4-2X1波分复用器WDM2 ;5_凸透镜；6_固定法布里-珀罗F-P干涉仪；7_凸透镜；
8-CCD。 图2是前向信号光干涉环的示意图。
图3是后向Brillouin光干涉环的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。 参照图l，一种单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置，包括一重复频率 1Hz的单频脉冲信号源1、两个2X 1波分复用器WDM、F-P干涉仪和CCD显示器8，所述单频 脉冲信号源1与一个2X1波分复用器WDM2的一端连接，所述2X1波分复用器WDM2的输 出端连接信号放大器3，所述信号放大器3连接另一个2X 1波分复用器W匿4的一端，一个 2X1波分复用器WDM2的另一端与另一个2X 1波分复用器WDM4的另一端相熔接，所述另一 个2 X 1波分复用器WDM4的输出端与所述F-P干涉仪6相连，所述F-P干涉仪6的输出端 连接所述CCD显示器8。 所述另一个2 X 1波分复用器WDM4的输出端与所述F_P干涉仪6之间设有第一凸 透镜5 ;所述F-P干涉仪6的输出端与所述CCD显示器8之间设有第二凸透镜7。
本实施例中，实验中采用单频信号源带宽只有10—、m，远小于受激布里渊增益带 宽，故SBS阈值很低，由于SBS只把功率超过布里渊阈值的脉冲中心的能量转换为斯托克斯 波，因而斯托克斯脉冲较信号脉冲较窄，并且斯托克斯的峰值功率将超过信号脉冲的输出功率，过高的斯托克斯峰值功率将使光纤或光学隔离器等光无源器件得到永久性破坏，故 为了避免产生的后向受激布里渊散射光打坏信号源，应在WDM2A端口实时监控后向SBS光。
采用中心波长1053nm，重复频率1Hz，线宽10—4nm的窄线宽信号源，逐渐增加双 包层光纤放大器3的泵浦功率，随着泵浦功率的增加，输出放大信号脉冲出现畸变，同时在 WDM2A端口观察到后向SBS光，与放大信号光一起经WDM2进入固定F-P干涉仪6，固定F-P 干涉仪腔长0. 3cm，自由光谱范围30GHz，对应波长0. lnm，在CCD显示器8可观察到两套干 涉条纹。对比两个干涉环的位置，由干涉条纹移动计算波长差。图2中前向信号光干涉环A 点的坐标为(350，280)，B点坐标为(173,280);图3中后向布里渊Brillouin光干涉环C点 坐标为(242,280)， D点坐标为(112，280)，计算其波长差为(350-242) XO. lnm/(350-173) =0. 06102nm，与理论计算的SBS波长移动完全一致。由此得到单频单脉冲放大时受激布里 渊(SBS)频移的准确测量。 该装置可通过改变固定F-P腔的腔长，灵活改变自由光谱范围和分辨率，其通用 性较强，整个装置结构简单，价格低廉，解决了普通光谱议分辨率低和单脉冲信号难捕捉的 问题，可广泛应用在测量激光的谱线宽度，判别激光模式等诸多场合的应用。
权利要求
一种单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置，特征在于所述测量装置包括一重复频率1Hz的单频脉冲信号源、两个2×1波分复用器WDM、F-P干涉仪和CCD显示器，所述单频脉冲信号源与一个2×1波分复用器WDM的一端连接，所述2×1波分复用器WDM的输出端连接光纤信号放大器，所述光纤信号放大器连接另一个2×1波分复用器WDM的一端，一个2×1波分复用器WDM的另一端与另一个2×1波分复用器WDM的另一端相熔接，所述另一个2×1波分复用器WDM的输出端与所述F-P干涉仪相连，所述F-P干涉仪的输出端连接所述CCD显示器。
2. 如权利要求1所述的单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置，特征在于所述另一个2X1波分复用器WDM的输出端与所述F-P干涉仪之间设有第一凸透镜；所述述F-P干涉仪的输出端与所述CCD显示器之间设有第二凸透镜。
全文摘要
一种单频单脉冲放大时受激布里渊频移的测量装置，包括一重复频率1Hz的单频脉冲信号源、两个2×1波分复用器WDM、F-P干涉仪和CCD显示器，所述单频脉冲信号源与一个2×1波分复用器WDM的一端连接，所述2×1波分复用器WDM1的输出端连接光纤信号放大器，所述光纤信号放大器连接另一个2×1波分复用器WDM的一端，一个2×1波分复用器WDM的另一端与另一个2×1波分复用器WDM的另一端相熔接，所述另一个2×1波分复用器WDM的输出端与所述F-P干涉仪相连，所述F-P干涉仪的输出端连接所述CCD显示器。本发明能够灵活改变其自由光谱范围、测量精度高、实验设备简单且价格低廉。
文档编号G01J11/00GK101701851SQ200910154498
公开日2010年5月5日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者任宏亮, 刘恺, 常丽萍, 徐红, 温浩, 覃亚丽, 郭淑琴 申请人:浙江工业大学