[发明专利]基于共轭干涉式滤波器的稳频激光系统及稳频激光产生方法

说明书

本发明公开了一种基于共轭干涉式滤波器的稳频激光系统，它包括谐振模块、光放大模块、滤光模块和光分路器，其中，所述谐振模块包括第一准直器、共轭干涉式滤波器和第二准直器，所述光放大模块的输出端连接第一准直器的输入端，第一准直器的输出端正对共轭干涉式滤波器的输入端，共轭干涉式滤波器输出端正对第二准直器的输入端，第二准直器的输出端连接光分路器的输入端，光分路器的第一输出端通过滤光模块连接光放大模块的输入端，所述光分路器的第二输出端用于作为稳频激光系统的输出端。本发明的共轭干涉式滤波器对外界环境的影响不敏感，可以有效地解决激光波长频漂的问题。

技术领域

本发明涉及气体传感技术领域，具体地指一种基于共轭干涉式滤波器的稳频激光系统及稳频激光产生方法。

背景技术

光纤激光器具有与光纤及光纤器件兼容、线宽窄、输出功率高、低强度噪声、稳定性优良等优点，在光纤通信、光传感和高分辨率光学测试等领域有着重要的应用。目前由于性能稳定的多波长掺铒光纤激光器在光纤通信、光纤传感检测以及微波光子学等领域有着广泛的应用，因而日益成为各国科学家研究的热点问题。

目前，由于掺铒光纤在1.55μm波段具有宽带宽、能和光纤系统兼容的优点，如果采取适当的方法，可以在单一介质中实现多波长同时输出，因此引起了人们的极大兴趣。在室温下，掺铒光纤具有均匀展宽特性，会引起强烈的模式竞争，无法得到稳定的多波长激射。如果把掺铒光纤浸入液氮，对铒纤进行冷却，使得其均匀展宽减少至1nm左右，抑制均匀展宽效应和交叉增益饱和效应的目的，从而获得稳定的多波长激射。但是由于无法实现室温操作，因此具有非常大的局限性，很难在实际中推广应用。综述近几年文献的研究成果，要实现光纤多波长的输出，光纤激光器一般都用梳状谱滤波器或者光纤光栅进行模式选择，而能够用于多波长光纤激光器的梳状滤波器主要有基于F-P滤波器、Sagnac环形滤波器、马赫-增德尔干涉滤波器。但是由于梳状滤波器在制作上比较麻烦，结构复杂且成本高。而利用多个光纤光栅选择波长实现多波长振荡，一方面由于需要多对不同的FBG来构成谐振腔，成本比较高；另一方面，光纤光栅对环境因素比如温度、振动应力等比较敏感，客观上增加了不稳定因素。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种基于共轭干涉式滤波器的稳频激光系统及稳频激光产生方法，该系统和方法能有效地解决激光频漂问题，，利用共轭干涉滤波器得到与给定气体吸收谱严格对应的激光的输出，根据气体吸收谱线本质稳定的特性，得到稳频激光的输出。

为实现此目的，本发明所设计的基于共轭干涉式滤波器的稳频激光系统，其特征在于：它包括谐振模块、光放大模块、滤光模块和光分路器，其中，所述谐振模块包括第一准直器、共轭干涉式滤波器和第二准直器，所述光放大模块的输出端连接第一准直器的输入端，第一准直器的输出端正对共轭干涉式滤波器的输入端，共轭干涉式滤波器输出端正对第二准直器的输入端，第二准直器的输出端连接光分路器的输入端，光分路器的第一输出端通过滤光模块连接光放大模块的输入端，所述光分路器的第二输出端用于作为稳频激光系统的输出端。

所述共轭干涉式滤波器包括相互独立的参考气室和吸收气室，第一准直器的输出端正对参考气室和吸收气室的输入端，参考气室和吸收气室输出端正对第二准直器的输入端。

所述光放大模块为掺铒光纤放大器。

一种利用上述基于共轭干涉式滤波器的稳频激光系统产生激光的方法，它包括如下步骤：

步骤1：所述光放大模块启动并自发辐射产生波长范围为1520～1570纳米的初始宽带光；

步骤2：该初始宽带光经过第一光电隔离器后进入第一准直器，第一准直器对初始宽带光进行准直处理，输出准直的宽带光；

步骤3：所述第一准直器将上述准直的宽带光分别射入参考气室和吸收气室，通过调整经过参考气室和吸收气室的光程差，使得上述准直宽带光经过参考气室和吸收气室后得到与吸收气体的吸收谱相对应的反转梳状光谱；