[发明专利]一种基于频移反馈环路的射频调制脉冲激光产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电子及微波光子学技术，特别是涉及一种基于频移反馈环路的射频调制脉冲激光产生装置。

背景技术

光载微波激光雷达是指利用微波调制的激光作为探测载波，对目标进行测距、测速和其他特性探测的一种激光雷达。与传统的激光雷达、微波雷达不同，其以激光作为探测载波，具有激光雷达空间分辨率高的特点，同时又利用微波信号进行探测，具有微波雷达较强的抗大气扰动的能力，是一种结合了激光雷达和微波雷达各自优点，又在一定程度上克服了二者不足的一种新型激光雷达，具有广泛的应用前景。在光载微波激光雷达系统中，激光源作为其中的核心部件，它在一定程度上决定了雷达的工作模式、作用距离、探测精度等。

光载微波激光分为脉冲体制和连续体制。

对于脉冲激光，由于其发射功率大，广泛的应用于远距离目标的激光探测。但受限于单脉冲工作体制，脉冲上升沿的宽度直接决定了探测精度，精度要求越高，其脉冲上升沿就要求较窄，但是这对后端的脉冲激光放大、回波接收等都提出了较高的要求。

连续激光经过调制后也常作为激光雷达发射机进行目标探测，但受限于激光发射功率，探测距离通常较短。

为了克服脉冲和连续激光雷达体制的不足，同时又兼顾各自的优点，一些学者提出采用脉冲内调制射频(或微波信号)，即利用脉冲激光高峰值功率特性以及射频信号高精度探测的特点。当前，研究主要集中在如何产生射频调制的脉冲激光，国内外也有一些成果，如利用双频脉冲激光产生脉内调制和对脉冲激光进行强度调制等。与本方案相比，1)双频脉冲激光利用可饱和吸收体以及偏振态调谐等方式产生，结构复杂，稳定性较差；2)强度调制脉冲激光结构简单，但是存在调制深度较低，且暂时难以调节的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于频移反馈环路的射频调制脉冲激光的产生装置，结构简单，便于应用，而且采用光纤器件，可靠性、稳定性以及体积方面具有一定的优势。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种基于频移反馈环路的射频调制脉冲激光产生装置，包括：连续激光器、第一耦合器、可调光纤、光纤声光斩波器、射频信号源、周期波形信号发生设备和第二耦合器；

采用光纤将第一耦合器、光纤声光斩波器、可调光纤和第二耦合器串联并接回第一耦合器，形成环形反馈腔；周期波形信号发生设备和射频信号源连接光纤声光斩波器，连续激光器通过第一耦合器接入环形反馈腔，第二耦合器的其中一个输出端引出射频调制脉冲激光；

周期波形信号发生设备所产生波形的周期用于控制所述射频调制脉冲激光的周期T_rep；

射频信号源所产生射频信号的频率用于控制所述射频调制脉冲激光的脉冲内射频频率；

通过联合调节可调光纤的长度和周期波形信号发生设备所产生周期波形的周期，使得光在环形反馈腔中的传播时间与n倍的周期T_rep相等；n为大于或等于1的正整数。

优选地，进一步包括接入环形反馈腔的光纤放大器。

优选地，通过调节光纤放大器的输出功率，调节射频调制脉冲激光的调制深度。

优选地，通过微调周期T_rep实现射频调制脉冲激光前沿或后延的局部调制。

优选地，所述可调光纤至少为一个。

优选地，所述周期波形信号发生设备采用任意波形发生器。

有益效果：

本发明提出的基于频移反馈环路以及声光斩波器的强度调制&频率调制特性，实现了脉冲内的射频调制；同时在环路中引入光纤放大器，可以实现不同调制深度的调节，具有以下特点：1)结构简单，便于应用；2)用全光纤器件，可靠性、稳定性以及体积方面具有一定的优势；3)通过改变光纤放大器的输出功率可以实现射频调制深度的连续可调。

附图说明

图1为基于频移反馈环路的射频调制脉冲激光产生装置的组成示意图。

图2为采用本发明产生的射频调制脉冲及其局部图，以及产生该脉冲所使用的声光斩波器触发信号图。

图3为通过改变光纤放大器的输出功率使得调制深度η逐渐增大的情况。

图4为微调斩波周期实现脉冲前沿或后沿的多样性射频调制的示意图。

其中，1-连续激光器；2-2×1耦合器；3-光纤放大器；4-可调光纤；5-光纤声光斩波器；6-任意波形发生器；7-射频信号源；8-1×2耦合器；9-光电探测器。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。