基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及到一种基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器。基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器，包括扫频激光器模块、第二光纤耦合器、光开关以及反馈控制模块，所述扫频激光器模块输出端连接第二光纤耦合器，扫频激光模块发出的扫频激光通过第二光纤耦合器分为两路，一路通过光开关输出扫频激光；另一路通过反馈控制模块实现对扫频激光中高速可调谐滤波器和激光输出端光开关的控制，所述第二光纤耦合器的分光比为10:90，90%分光端口连接光开关的输入端，扫频激光器模块通过光开关输出高功率扫频激光，第二光纤耦合器的10%分光端口连接反馈控制模块，所述反馈控制模块的输出端通过光开关控制连接高速可调谐滤波器。
【专利说明】
基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器
技术领域
[0001]本发明涉及到一种光纤激光器技术领域，特别涉及到一种基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器。
【背景技术】
[0002]光纤传感技术随着光纤的应用而得到广泛的研究，而其中基于光纤布拉格光栅的光纤传感技术又是当今光纤传感应用中研究最广泛的一个方向。光栅传感技术在桥梁、隧道、石油管道等的监测方面发挥着重要的作用，渗透到工业、农业、航天、军事、医疗等各个行业。由于扫频激光器在光纤布拉格光栅的传感解调方面相对于光谱分析仪的便宜，并且可以实现多通道复用，成为主要的解调器件。
[0003]也就是说，在光纤光栅传感解调中，扫频光纤激光器光源是最关键的器件，它的性能直接决定了解调的精度和效率；由于扫频光纤激光器通常采用高速调谐滤波器结构实现光滤波，获得扫频激光输出，但是由于高速调谐滤波器的腔长受外界温度、湿度、震动等因数的影响，腔长不会与电压成特定的关系。据调查，为了在解调中获得一个完整的扫频周期信号，一般都会设置滤波器的电压为2.5倍的自由光谱电压范围，实现至少一个周期的扫频，以此排除外界因数的干扰。为此，在解调的过程中，采集卡需要同时采集很多无用的信号，占据了采集时间，降低了采集效率。
[0004]由于受到光源的带宽的限制，单通道复用个数一般为30个左右，较宽的扫频范围将可以实现更多的光纤光栅的复用；高功率的扫频激光可以实现多端口耦合输出复用。如何实现可调宽带高功率扫频激光输出也是光纤扫频激光器的一个关键点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术中提出的问题提供一种基于可调双波长反馈的高功率扫频光纤激光器，本发明可实现受控、精确扫频，提高采集效率，并且通过可调双波长反馈宽带、高功率扫频激光输出，更灵活的实现了更多光纤光栅的复用和更多的传感通道输出。
[0006]本发明提供的技术方案是:
基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器，包括扫频激光器模块、第二光纤耦合器、光开关以及反馈控制模块，所述扫频激光器模块输出端连接第二光纤耦合器，扫频激光模块发出的扫频激光通过第二光纤耦合器分为两路，一路通过光开关输出扫频激光；另一路通过反馈控制模块实现对扫频激光中高速可调谐滤波器和激光输出端光开关的控制，所述第二光纤親合器的分光比为10:90，90%分光端口连接光开关的输入端，扫频激光器模块通过光开关输出高功率扫频激光，第二光纤耦合器的10%分光端口连接反馈控制模块，所述反馈控制模块的输出端通过光开关控制连接高速可调谐滤波器。
[0007]具体的，所述扫频激光器模块包括带宽半导体光放大器一、隔离器一、隔离器二、第一光纤耦合器、高速可调谐滤波器、隔离器三、宽带半导体光放大器二、隔离器四，隔离器一的输出端口连接至宽带半导体光放大器一的输入端，宽带半导体光放大器一的输出端连接隔离器二的输入端，高速可调谐滤波器的输入端连接隔离器二的输出端，高速可调谐滤波器的输出端连接第一光纤親合器的输入端，第一光纤親合器的分光比为50:50，第一親合器的一个输出端口连接隔离器的输入端口，构成扫频回路;第一耦合器的另一个输出端口连接隔离器三的输入端，隔离器三的输入端口连接宽带半导体光放大器二的输入端，隔离器四的输入端口连接宽带光放大器二的输出端，扫频光纤激光器模块的扫频激光由隔离器四的输出端口输出。
[0008]具体的，所述反馈控制模块包括第三光纤耦合器、可调滤波器一、可调滤波器二、第四光纤耦合器、光电转换模块和数据处理及控制模块，第三光纤耦合器的一个输出端连接可调滤波器一，另一个输出端连接可调滤波器二，可调滤波器一和可调滤波器二的输出端分别连接第四耦合器的分端口，第四耦合器的合光端口连接至光电转换模块的光输入端口，光电转换模块中的运算放大器将光信号转变成电信号后传送到数据处理模块中。
[0009]具体的，所述光开关与高速可调谐滤波器之间连接有电压驱动模块。
[00?0]具体的，第三光纤親合器、第四親合器的分光比都为50:50。
[0011]本发明与现有技术相比具有以下优点:扫频激光器模块通过宽带光源和滤波器结构实现高速宽带扫频输出并通过栗浦级半导体光放大器实现高功率的扫频激光的输出；该可调双波长反馈的高功率扫频光纤激光器中，采用两个可调滤波器实现始末波长调谐输出，所述的始末调节波长最大对应于扫频模块的扫频激光输出的扫频光谱范围；该基于波长反馈的扫频光纤激光器中，基于双滤波触发电信号输出，并进行二次触发，形成一个扫频周期电信号输出，该可调双波长反馈的高功率扫频光纤激光器中，通过二次触发的周期扫频电信号实现对一个完整光谱的扫频，不占用过多的数据，效率较高;该可调双波长反馈的高功率扫频光纤激光器中，通过二次触发的周期扫频电信号，控制扫频激光系统输出端的光开关，实现扫频激光的调制输出；该可调双波长反馈的高功率扫频光纤激光器中，通过反馈到高速可调谐滤波器的电压驱动模块中，智能调节控制输出电压信号，实现高功率可调精确受控扫频激光输出，提高采样频率和精度，具有较优的应用场景。
【附图说明】
[0012]图1是本发明结构示意简图；
图2是基于可调双波长反馈光纤激光器的双波长定点扫描二次触发示意图。
[0013]I隔离器一 2宽带半导体光放大器一 3隔离器二 4第一光纤耦合器 5高速可调谐滤波器6隔离器三7宽带半导体光放大器二
8隔离器四9第二光纤耦合器10第三光纤耦合器11可调滤波器一 12可调滤波器二 13第四光纤親合器14光电转换模块 15数据处理及控制模块16光开关17电压驱动模块 18扫频激光器模块19反馈控制模块。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示为基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器的结构示意图，其包括扫频激光器模块18、第二光纤耦合器9、光开关16以及反馈控制模块19，所述扫频激光器模块18输出端连接第二光纤耦合器9，扫频激光模块18发出的扫频激光通过第二光纤耦合器9分为两路，一路通过光开关16输出扫频激光;另一路通过反馈控制模块19实现对扫频激光中高速可调谐滤波器5和激光输出端光开关16的控制，所述第二光纤親合器9的分光比为10:90，90%分光端口连接光开关16的输入端，扫频激光器模块18通过光开关16输出高功率扫频激光，第二光纤耦合器9的10%分光端口连接反馈控制模块19，所述反馈控制模块19的输出端通过光开关16控制连接高速可调谐滤波器5，光开关16与高速可调谐滤波器5之间连接有电压驱动模块17。
[0015]所述扫频激光器模块18包括带宽半导体光放大器一 2、隔离器一 1、隔离器二 3、第一光纤耦合器4、高速可调谐滤波器5、隔离器三6、宽带半导体光放大器二 7、隔离器四8，隔离器一 I的输出端口连接至宽带半导体光放大器一 2的输入端，宽带半导体光放大器一 2的输出端连接隔离器二 3的输入端，高速可调谐滤波器5的输入端连接隔离器二 3的输出端，高速可调谐滤波器5的输出端连接第一光纤親合器4的输入端，第一光纤親合器4的分光比为50:50,第一親合器4的一个输出端口连接隔离器I的输入端口，构成扫频回路;第一親合器4的另一个输出端口连接隔离器三6的输入端，隔离器三6的输入端口连接宽带半导体光放大器二 7的输入端，隔离器四8的输入端口连接宽带半导体光放大器二 7的输出端，扫频光纤激光器模块18的扫频激光由隔离器四8的输出端口输出，扫频激光器模块18通过宽带光源和滤波器结构实现高速宽带扫频输出并通过栗浦级半导体光放大器一 2和宽带半导体光放大器二 7实现高功率的扫频激光的输出。
[0016]所述反馈控制模块19包括第三光纤耦合器10、可调滤波器一 11、可调滤波器二 12、第四光纤耦合器13、光电转换模块14和数据处理及控制模块15，第三光纤耦合器10分光比为50:50，第三光纤耦合器10的一个输出端连接可调滤波器11，另一个输出端连接可调滤波器12;可调滤波器11和可调滤波器12的输出端分别连接第四耦合器13的分端口，第四耦合器13的的分光比为50:50，第四親合器13的合光端口连接至光电转换模块14的光输入端口，光电转换模块14中的运算放大器将光信号转变成电信号并放大输出后传送到数据处理模块15中，数据处理模块15中的电平判别电路为一个比较器，将电压信号归一化为高电平和低电平输出，并进一步形成高电平触发信号，形成二级高电平和低电平，再经过二次高电平触发实现一个扫频周期电信号输出，做为一个扫频周期，同时，记录相应电压控制模块17的输出电压值，并进行信号处理，对扫频电压信号的动态稳定调节，实现一个周期稳定扫频。中心波长为1550nm，扫频带宽为80nm宽带扫频，扫频频率为10Hz到2KHz可调，输出功率为30mWo
[0017]另一方面，光电转换模块14将采集的数据输送至数据处理模块15进行数据处理，记录可调滤波器一 11和可调滤波器二 12始末波长的出现时间点，并输出周期同步触发信号，记录可调滤波器一 11和可调滤波器二 12的始末波长出现时的电压驱动模块17的电压输出值，实时调节输出电压值，实现一个可调光谱范围的激光扫频，并触发控制光开关16实现扫频激光可调输出，实现对滤波器电压驱动模块17和光开关16的优化控制。
[0018]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【主权项】
1.基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器，包括扫频激光器模块(18)、第二光纤耦合器(9)、光开关(16)以及反馈控制模块(19)，所述扫频激光器模块(18)输出端连接第二光纤耦合器(9)，其特征在于，扫频激光模块(18)发出的扫频激光通过第二光纤耦合器(9)分为两路，一路通过光开关(16)输出扫频激光;另一路通过反馈控制模块(19)实现对扫频激光中高速可调谐滤波器(5)和激光输出端光开关(16)的控制，所述第二光纤耦合器(9)的分光比为10:90，90%分光端口连接光开关(16)的输入端，扫频激光器模块(18)通过光开关(16 )输出高功率扫频激光，第二光纤耦合器(9 )的10%分光端口连接反馈控制模块(19 )，所述反馈控制模块(19)的输出端通过光开关(16)控制连接高速可调谐滤波器(5)。2.根据权利要求1所述基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器，其特征在于，所述扫频激光器模块(18)包括带宽半导体光放大器一 (2)、隔离器一(1)、隔离器二 (3)、第一光纤耦合器(4)、高速可调谐滤波器(5)、隔离器三(6)、宽带半导体光放大器二 (7)、隔离器四(8)，隔离器一(I)的输出端口连接至宽带半导体光放大器一 (2)的输入端，宽带半导体光放大器一 (2)的输出端连接隔离器二 (3)的输入端，高速可调谐滤波器(5)的输入端连接隔离器二 (3)的输出端，高速可调谐滤波器(5)的输出端连接第一光纤耦合器(4)的输入端，第一光纤親合器(4)的分光比为50:50，第一親合器(4 )的一个输出端口连接隔离器(I)的输入端口，构成扫频回路;第一耦合器(4)的另一个输出端口连接隔离器三(6)的输入端，隔离器三(6)的输入端口连接宽带半导体光放大器二 (7)的输入端，隔离器四(8)的输入端口连接宽带光放大器二 (7)的输出端，扫频光纤激光器模块(18)的扫频激光由隔离器四(8)的输出端口输出。3.根据权利要求1所述基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器，其特征在于，所述反馈控制模块(19)包括第三光纤耦合器(10)、可调滤波器一(11)、可调滤波器二(12)、第四光纤耦合器(13)、光电转换模块(14)和数据处理及控制模块(15)，第三光纤耦合器(10)的一个输出端连接可调滤波器一(11)，另一个输出端连接可调滤波器二(12)，可调滤波器一(11)和可调滤波器二(12)的输出端分别连接第四耦合器(13)的分端口，第四耦合器(13)的合光端口连接至光电转换模块(14)的光输入端口，光电转换模块(14)中的运算放大器将光信号转变成电信号后传送到数据处理模块(15)中。4.根据权利要求1所述基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器，其特征在于，所述光开关(16)与高速可调谐滤波器(5)之间连接有电压驱动模块(17)。5.根据权利要求3所述基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器，其特征在于，第三光纤親合器(10)、第四親合器(13)的分光比都为50:50。
【文档编号】H01S3/094GK105977773SQ201610455275
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】王 华, 李明, 闫海涛
【申请人】濮阳光电产业技术研究院