两个激光器间的光场相位锁定装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种两个激光器间的光场相位锁定装置，其特征在于：包括激光器A（1）、偏振控制器A（2）、三端口光环形器A（3）、光学非线性器件（4）、注入反馈模块（5），三端口光环形器A（3）包括三端口光环形器A端口一（3a）、三端口光环形器A端口二（3b）、三端口光环形器A端口三（3c），激光器A（1）与偏振控制器A（2）输入端连接，偏振控制器A（2）输出端连接到三端口光环形器A端口一（3a），三端口光环形器A端口二（3b）连接光学非线性器件（4），光学非线性器件（4）连接注入反馈模块（5）。本发明系统效果好、稳定性高、结构简单。
【专利说明】两个激光器间的光场相位锁定装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光场间的相位锁定技术，尤其涉及两个激光器间的光场相位锁定装置。
[0002]
【背景技术】
[0003]在许多光学应用或光信号处理技术中，往往需要用到两束甚至多束具有稳定相位关系的光，如对一路光信号的外差检测、全光信号的上变频或者利用外差法产生微波信号等。众所周知，两个独立激光器发出的光虽然线宽很窄并且有很好的长期稳定性，但并不具有相互间的相位稳定性。为了使得两个激光器间的光场相位稳定，通常需要采用光锁相环(Optical Phase Lock Loop)技术。在光锁相技术中，两个独立激光器所发出的光先经过光混频，通过光电转换器件将混频信号变为一个电信号。此电信号经过电子鉴相技术获得相差信号，再通过计算得到反馈控制信号后反馈调节其中一个激光器，以获得两个激光器间的相位稳定。在这种方法中，需要大量的电子控制技术和复杂的算法，极大的增加了系统的复杂性和成本，且最终效果并不十分理想。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种系统效果好、稳定性高、结构简单的两个激光器间的光场相位锁定装置。
[0006]本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的:本发明的一种两个激光器间的光场相位锁定装置，包括激光器A、偏振控制器A、三端口光环形器A、光学非线性器件、注入反馈模块，三端口光环形器A包括三端口光环形器A端口一、三端口光环形器A端口二、三端口光环形器A端口三，激光器A与偏振控制器A输入端连接，偏振控制器A输出端连接到三端口光环形器A端口一，三端口光环形器A端口 二连接光学非线性器件，光学非线性器件连接注入反馈模块。
[0007]上述的两个激光器间的光场相位锁定装置，其中:注入反馈模块包含三端口光环形器B、三端口光环形器C、偏振控制器B、激光器B，三端口光环形器B包括三端口光环形器B端口一、三端口光环形器B端口二、三端口光环形器B端口三，三端口光环形器C包括三端口光环形器C端口一、三端口光环形器C端口二、三端口光环形器C端口三，光学非线性器件连接三端口光环形器B端口二，三端口光环形器B端口三连接三端口光环形器C的端口一，三端口光环形器C的端口二连接偏振控制器B，偏振控制器B连接注入激光器B，三端口光环形器C的端口三连接三端口光环形器B端口一。
[0008]上述的两个激光器间的光场相位锁定装置，其中:两注入反馈模块包含光延时线、偏振控制器B、激光器B，光学非线性器件连接光延时线，光延时线输出连接偏振控制器B，偏振控制器B连接注入激光器B。[0009]上述的两个激光器间的光场相位锁定装置，其中:激光器A、激光器B均采用半导体DFB激光器，光学非线性器件采用半导体光放大器。
[0010]本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知:激光器A所产生的波长为I1的光进入偏振控制器A的输入端，偏振控制器A可以调节光场的偏振态，其输出连接到三端口光环形器A端口 一并从端口二输出，三端口光环形器A端口二连接光学非线性器件，光学非线性器件的另一端连接注入反馈模块。注入反馈模块中的激光器B自身能发出波长为I,的激光，当為的光注入后，注入反馈模块输出波长为表和I,的两路光。此时，这两路激光的相位仍相互独立，并返回输出进入光学非线性器件。在光学非线性器件中，A1和A,产生不稳定的频率为I尤-A I拍频信号并对相向传输的波长为A的
光进行非线性调制，使得；I1由光学非线性器件输出后产生波长为為± 為|的不稳
定边带。此边带如前面所描述的光路将再次注入注入反馈模块去锁定注入反馈模块中激光器B所产生的波长为A的光场相位，通过多次的这种反馈调制和注入锁定过程，最终两个激光器间的光场相位将得到锁定。此锁定后的两路激光将进入三端口光环形器A端口二，最终由三端口光环形器A端口三输出。本发明利用光场间的非线性调制和激光器自身的注入锁定特性完成两个独立激光器间的光场相位锁定，避免了诸如光电转换、鉴相和反馈运算等复杂过程。极大的降低了系统的成本和复杂性，具有良好的实用性。本发明的结构简单、稳定，且成本低，因而极具使用价值。
[0011]
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图；
图2是实施例1的结构示意图；
图3是实施例2的结构示意图；
图中标记:
1、激光器A ; 2、偏振控制器A ; 3、三端口光环形器A ; 3a、三端口光环形器A端口一； 3b、三端口光环形器A端口二 ；3c、三端口光环形器A端口三；4、光学非线性器件；5、注入反馈模块；6、三端口光环形器B ;6a、三端口光环形器B端口一 ；6b、三端口光环形器B端口二 ；6c、三端口光环形器B端口三；7、三端口光环形器C ;7a、三端口光环形器C端口一 ；7b、三端口光环形器C端口二 ；7c、三端口光环形器C端口三；8、偏振控制器B ;9、激光器B ;10、光延时线以下结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明:
【具体实施方式】
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的两个激光器间的光场相位锁定装置的【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0013]实施例1:
如图1-2所示，两个激光器间的光场相位锁定装置，包括激光器A (I)、偏振控制器A(2)、三端口光环形器A (3)、光学非线性器件(4)、注入反馈模块(5)，三端口光环形器A3包括三端口光环形器A端口一 3a、三端口光环形器A端口二 3b、三端口光环形器A端口三3c，激光器A (I)与偏振控制器A (2)输入端连接，偏振控制器A (2)输出端连接到三端口光环形器A端口一(3a)，三端口光环形器A端口二(3b)连接光学非线性器件(4)，光学非线性器件(4)连接注入反馈模块(5)；
其中:注入反馈模块(5)包含三端口光环形器B (6)、三端口光环形器C (7)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，三端口光环形器B (6)包括三端口光环形器B端口一 6a、三端口光环形器B端口二 6b、三端口光环形器B端口三6c，三端口光环形器C7包括三端口光环形器C端口一 7a、三端口光环形器C端口二 7b、三端口光环形器C端口三7c，光学非线性器件(4 )连接三端口光环形器B端口二( 6b )，三端口光环形器B端口三(6c )连接三端口光环形器C的端口一(7a)，三端口光环形器C的端口二(7b)连接偏振控制器B (8)，偏振控制器B(8 )连接注入激光器B (9 )，三端口光环形器C的端口三(7c )连接三端口光环形器B端口一 (6a)。
[0014]其中:激光器A (I)、激光器B (9)均采用半导体DFB激光器，光学非线性器件(4)采用半导体光放大器。
[0015]工作原理:半导体DFB激光器A (I)所产生的波长为毛的光进入偏振控制器A
(2)的输入端，偏振控制器A (2)可以调节光场的偏振态，其输出连接到三端口光环形器A端口一(3a)并从三端口光环形器A端口二(3b)输出，到半导体光放大器(4)，经半导体光放大器(4)输入三端口光环形器B端口二(6b)并从三端口光环形器B端口三(6c)输出至三端口光环形器C端口一(7a)并从三端口光环形器C端口二(7b)输出，经偏振控制器B
(8)控制光场的偏振态后输出注入半导体DFB激光器B (9);半导体DFB激光器B (9)自身能发出波长为I,的激光，注入后输出波长为I1和I,的两路光。此时，这两路激光的相位仍相互独立，并返回通过偏振控制器B (8)后由三端口光环形器C端口三(7c)输出进入三端口光环形器B端口一( 6a)，再从三端口光环形器B端口二( 6b )输出进入半导体光放大器
(4)。在半导体光放大器(4)中，和Ji1产生不稳定的频率为I尤-4 I拍频信号并对相向传输的波长为;I1的光进行非线性调制，使得表由半导体光放大器(4)输出后产生波长为
I1土 |A- 的不稳定边带。此边带如前面所描述的光路将再次注入半导体DFB激光器B (9)去锁定半导体DFB激光器B (9)所产生的波长为I,的光场相位，通过多次的这种反馈调制和注入锁定过程，半导体DFB激光器B (9)的波长I,的光场相位被半导体DFB激光器A (I)的I1 土 |A- A I边带锁定，由于载波边带间的相位关系，最终半导体DFB激光器A (I)和半导体DFB激光器B (9)间的光场相位将得到锁定。此锁定后的两路激光I1
和A3将进入三端口光环形器A端口二(3b)，最终由三端口光环形器A端口三(3c)输出。
[0016]实施例2:
如图1、3所示，两个激光器间的光场相位锁定装置，包括激光器A (I)、偏振控制器A
(2)、三端口光环形器A (3)、光学非线性器件(4)、注入反馈模块(5)，三端口光环形器A3包括三端口光环形器A端口一 3a、三端口光环形器A端口二 3b、三端口光环形器A端口三3c，激光器A (I)与偏振控制器A (2)输入端连接，偏振控制器A (2)输出端连接到三端口光环形器A端口一(3a)，三端口光环形器A端口二(3b)连接光学非线性器件(4)，光学非线性器件(4 )，光学非线性器件(4 )连接注入反馈模块(5 );
其中:注入反馈模块(5)包含光延时线(10)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，光学非线性器件(4)连接光延时线(10)，光延时线(10)输出连接偏振控制器B (8)，偏振控制器B (8)连接注入激光器B (9)。
[0017]激光器A (I)、激光器B (9)均采用半导体DFB激光器，光学非线性器件(4)采用半导体光放大器。
[0018]工作原理:半导体DFB激光器A( I)所产生的波长为I1的光进入偏振控制器A(2)
的输入端，偏振控制器A (2)可以调节光场的偏振态，其输出连接到三端口光环形器A端口一(3a)并从三端口光环形器A端口二(3b)输出，三端口光环形器A端口二(3b)连接半导体光放大器(4)，半导体光放大器(4)的另一端连接光延时线(10)，光延时线(10)的输出连接偏振控制器B (8),偏振控制器B (8)控制光场的偏振态后输出注入半导体DFB激光器B
(9)。半导体DFB激光器B (9)自身能发出波长为I,的激光，注入后输出波长为毛和I,的两路光。此时，这两路激光的相位仍相互独立，并返回通过偏振控制器B (8)后进入光延时线(10),光延时线(10)输出后进入半导体光放大器(4)。在半导体光放大器(4)中，A1
和I3产生不稳定的频率为^ A I拍频信号并对相向传输的波长为I1的光进行非线性
调制，使得先由半导体光放大器(4)输出后产生波长为毛土 |A- 的不稳定边带。此边带如前面所描述的光路将再次注入半导体DFB激光器B (9)去锁定半导体DFB激光器B
(9)所产生的波长为Ia的光场相位，通过多次的这种反馈调制和注入锁定过程，半导体DFB
激光器B (9)的波长I,的光场相位被半导体DFB激光器A (I)的I1 土 I尤-A I边带锁定，由于载波边带间的相位关系，最终半导体DFB激光器A (I)和半导体DFB激光器B (9)间的光场相位将得到锁定。此锁定后的两路激光;I1和/t,将进入三端口光环形器A端口二(3b)，最终由三端口光环形器A端口三(3c)输出。
[0019]本发明所述并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其它的实施方式， 同样属于本发明的技术创新范围。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种两个激光器间的光场相位锁定装置，其特征在于:包括激光器A (I)、偏振控制器A(2)、三端口光环形器A(3)、光学非线性器件(4)、注入反馈模块(5)，三端口光环形器A(3 )包括三端口光环形器A端口一( 3a)、三端口光环形器A端口二( 3b )、三端口光环形器A端口三(3c)，激光器A (I)与偏振控制器A (2)输入端连接，偏振控制器A (2)输出端连接到三端口光环形器A端口一( 3a)，三端口光环形器A端口二( 3b )连接光学非线性器件(4 )，光学非线性器件(4)连接注入反馈模块(5)。
2.如权利要求1所述的两个激光器间的光场相位锁定装置，其特征在于:注入反馈模块(5)包含三端口光环形器B (6)、三端口光环形器C (7)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，三端口光环形器B (6 )包括三端口光环形器B端口一( 6a)、三端口光环形器B端口二( 6b )、三端口光环形器B端口三(6c)，三端口光环形器C (7)包括三端口光环形器C端口一(7a)、三端口光环形器C端口二( 7b )、三端口光环形器C端口三(7c )，光学非线性器件(4 )连接三端口光环形器B端口二( 6b )，三端口光环形器B端口三(6c )连接三端口光环形器C的端口一(7a)，三端口光环形器C的端口二(7b)连接偏振控制器B (8)，偏振控制器B (8)连接注入激光器B (9)，三端口光环形器C的端口三(7c)连接三端口光环形器B端口一(6a)。
3.如权利要求1所述的两个激光器间的光场相位锁定装置，其特征在于:两注入反馈模块(5)包含光延时线(10)、偏振控制器B (8)、激光器B (9)，光学非线性器件(4)连接光延时线(10)，光延时线(10)输出连接偏振控制器B (8)，偏振控制器B (8)连接注入激光器B (9)。
4.如权利要求1-3之一所述的两个激光器间的光场相位锁定装置，其特征在于:激光器A (I)、激光器B (9)均采用半导体DFB激光器，光学非线性器件(4)采用半导体光放大器。
【文档编号】H01S5/40GK103682982SQ201310722498
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】江阳, 白光富, 蔡绍洪 申请人:贵州大学