系统。
【具体实施方式】
[0015]以下结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述说明，但本发明的实施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。
[0016]如图1所示，宽频带近肖特噪声极限的单频光纤激光强度噪声抑制装置，包括单频光纤激光谐振腔1、波分复用器2、单模半导体栗浦光源3、光纤隔离器4、偏振控制器5、激光饱和放大装置6、光纤滤波模块7、光纤耦合器8、光电探测器9、反馈控制系统10;单频光纤激光谐振腔I与波分复用器2的公共端连接，波分复用器2的栗浦端与单模半导体栗浦光源3连接，波分复用器2的信号端与光纤隔离器4的输入端连接，偏振控制器5的输入端与光纤隔离器4的输出端连接，激光饱和放大装置6的输入端连接偏振控制器5的输出端，光纤滤波模块7连接激光饱和放大装置6的输出端，光纤耦合器8的输入端连接光纤滤波模块7的输出端，光纤耦合器8的输出小端连接光电探测器9，光电探测器9的输出端与反馈控制系统10连接，反馈控制系统10连接激光饱和放大装置6的调节端口构成反馈控制回路，光纤耦合器8的输出大端作为噪声抑制后的激光输出端;光纤耦合器8的所述输出大端和输出小端的具体大小由分光比确定。
[0017]本例中利用980nm单模半导体激光器作为单模半导体栗浦光源3，经过980/1550nm的保偏波分复用器2实现对单频光纤激光谐振腔I进行后向栗浦。单频光纤激光谐振腔I为输出激光波长为1550.52nm的单频光纤分布布拉格反射式DBR谐振腔。输出激光经过1550nm保偏光纤隔离器4后，进入偏振控制器5。此例中的偏振控制器为手动三环偏振控制器，用于抑制强度噪声的激光饱和放大装置6为一个高效率、高带宽的半导体光放大器。进入半导体光放大器的激光由手动三环偏振控制器调整偏振态，从而确保输入光束的偏振态与半导体光放大器的主轴相一致。经过半导体光放大器后的激光，中频段的驰豫振荡可以被有效抑制，但是低频段的强度噪声因为半导体光放大器的栗浦电流扰动和原激光的技术噪声难以得到改善。另外，由于半导体光放大器在工作过程中将引入大量的自发辐射噪声，严重劣化的输出激光的信噪比，随后的光纤滤波模块7的作用就是将半导体光放大器引入的自发辐射噪声进行滤除，确保良好的光信噪比。此例中的光纤滤波模块7采用的是一个定制的窄带宽光纤滤波器。后面的光纤親合器8米用分光比为1:99，其中99%的端口作为激光输出，1%的端口作为光电反馈端，其光束输入到光电探测器9，通过光电探测器9将激光的剩余强度噪声信号提取出来。此例中的光电探测器9为带宽的15MHz的铟镓砷光电二极管。获取的噪声信号经过反馈控制系统10(可以采用现有技术实现，如PID控制)计算处理调整半导体光放大器的驱动电流，从而实现低频段的强度噪声抑制。最终通过半导体光放大器的非线性放大作用和光电反馈作用，可以实现宽带宽(频率范围为0.8 kHz -50 MHz)的接近量子噪声极限水平的强度噪声抑制。
本发明通过激光饱和放大装置可以降低输出激光较宽频带的强度噪声，并且对激光饱和放大装置再进行反馈控制，从而可以进一步降低输出激光强度噪声以及拓宽强度噪声抑制的频率范围，最终实现单频激光器的强度噪声在宽频带内同时降低至肖特噪声极限附近的效果。本发明简单实用，可获得宽带宽强度噪声接近肖特噪声极限的单频光纤激光源，在超高精度和超远距离激光测距、光纤传感以及原子和分子光谱学等领域有着广阔的应用前景和巨大的应用价值。
【主权项】
1.宽频带近肖特噪声极限的单频光纤激光强度噪声抑制装置，其特征在于包括单频光纤激光谐振腔(I)、波分复用器(2)、单模半导体栗浦光源(3)、光纤隔离器(4)、偏振控制器(5)、激光饱和放大装置(6)、光纤滤波模块(7)、光纤耦合器(8)、光电探测器(9)、反馈控制系统(10);单频光纤激光谐振腔(I)与波分复用器(2)的公共端连接，波分复用器(2)的栗浦端与单模半导体栗浦光源(3)连接，波分复用器(2)的信号端与光纤隔离器(4)的输入端连接，偏振控制器(5)的输入端与光纤隔离器(4)的输出端连接，激光饱和放大装置(6)的输入端连接偏振控制器(5)的输出端，光纤滤波模块(7)连接激光饱和放大装置(6)的输出端，光纤親合器(8 )的输入端连接光纤滤波模块(7 )的输出端，光纤親合器(8 )的输出小端连接光电探测器(9)，光电探测器(9)的输出端与反馈控制系统(10)连接，反馈控制系统(10)连接激光饱和放大装置(6)的调节端口构成反馈控制回路，光纤耦合器(8)的输出大端作为噪声抑制后的激光输出端;光纤親合器(8 )的所述输出大端和输出小端的具体大小由分光比确定。2.根据权利要求1所述的宽频带近肖特噪声极限的单频光纤激光强度噪声抑制装置，其特征在于:所述的单频光纤激光谐振腔(I)的输出为连续单频、频率调制的任意波长输出的单频激光。3.根据权利要求1所述的宽频带近肖特噪声极限的单频光纤激光强度噪声抑制装置，其特征在于:所述的激光饱和放大装置(6)为半导体光放大器，增益光纤放大器或非线性功率放大器。4.根据权利要求1所述的宽频带近肖特噪声极限的单频光纤激光强度噪声抑制装置，其特征在于:所述的光纤滤波模块(7)为光纤窄带滤波器、窄带宽光纤光栅或F-P滤波器。5.根据权利要求1所述的宽频带近肖特噪声极限的单频光纤激光强度噪声抑制装置，其特征在于:所述的单频光纤激光谐振腔(I)的输出激光经过激光饱和放大装置(6)后，由光纤親合器(8)分成两部分，其中大端激光作为输出，小端激光被光电探测器(9)转化为电信号，该电信号携带了输出激光的强度噪声信息，反馈控制系统(10)从接收到的电信号中提取出激光噪声信号后，经过PID控制处理，加载到激光饱和放大装置(6)的调节端口上，通过负反馈控制的方式降低宽频带的激光强度噪声。
【专利摘要】本发明公开了宽频带近肖特噪声极限的单频光纤激光强度噪声抑制装置，其包括单频光纤激光谐振腔、波分复用器、单模半导体泵浦光源、光纤隔离器、偏振控制器、激光饱和放大装置、光纤滤波模块、光纤耦合器、光电探测器和反馈控制系统。本发明通过激光饱和放大装置可以降低输出激光较宽频带的强度噪声，并且对激光饱和放大装置再进行反馈控制，从而可以进一步降低输出激光强度噪声以及拓宽强度噪声抑制的频率范围，最终实现单频激光器的强度噪声在宽频带内同时降低至肖特噪声极限附近的效果。本发明在超高精度和超远距离激光测距、光纤传感以及原子和分子光谱学等领域有着广阔的应用前景和巨大的应用价值。
【IPC分类】H01S3/0941, H01S3/10, H01S3/067
【公开号】CN105529607
【申请号】CN201610070908
【发明人】徐善辉, 杨中民, 赵齐来, 张远飞, 冯洲明, 杨昌盛
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月31日