[发明专利]一种基于飞秒激光的水下频率传递系统及方法

权利要求书

1.一种基于飞秒激光的水下频率传递系统，其特征在于，包括用于发射激光的发射模块和用于接收激光的接收模块；

所述发射模块包括频率源，所述频率源分别与脉冲激光器的输入端和第一鉴相器的第一输入端连接，所述脉冲激光器的输出端通过第一二分之一波片连接至第一偏振分束器的输入端，所述第一偏振分束器的第一输出端通过第一四分之一波片连接至第一反射镜，所述第一反射镜与主动相位补偿器组成发射模块的输出端，所述第一偏振分束器的第二输出端通过光电探测器PD2与第一鉴相器的第二输入端连接，所述第一鉴相器的输出端通过第一比例-积分控制器与主动相位补偿器连接；

所述接收模块包括半反镜HM以及通过光电探测器PD1与半反镜HM连接的用户端，其中，

主动相位补偿器对圆偏振光的补偿相位，所述补偿相位采用压电陶瓷控制推杆不断调节光路的光程得到。

2.根据权利要求1所述的基于飞秒激光的水下频率传递系统，其特征在于，所述脉冲激光器包括第一泵浦源，所述第一泵浦源通过第一波分复用器分别连接至第一准直器和第一掺镱光纤，所述第一掺镱光纤依次通过第二准直器、压电陶瓷、第四四分之一波片、第二二分之一波片、隔离器连接至第二偏振分束器，所述第一准直器通过第二四分之一波片分别连接至第二偏振分束器和第三四分之一波片，所述第三四分之一波片通过光栅对与第二反射镜连接，所述第二偏振分束器分别连接至光电探测器PD3和第二掺镱光纤，所述第二掺镱光纤通过第二波分复用器分别与第二泵浦源和倍频晶体连接，所述倍频晶体输出530nm绿光，所述压电陶瓷上设置有驱动器，所述驱动器通过第二比例-积分控制器与第二鉴相器连接，所述第二鉴相器分别与频率源和光电探测器PD3连接。

3.根据权利要求1所述的基于飞秒激光的水下频率传递系统，其特征在于，所述第一反射镜的入射光与出射光位于同一直线上。

4.一种使用如权利要求1-3任一所述的基于飞秒激光的水下频率传递系统的水下频率传递方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用频率源作为时钟源，采用脉冲激光器作为光源，并将脉冲激光器的重复频率锁定在时钟源上，脉冲激光器开始发射激光；

S2、令激光垂直入射至第一偏振分束器，旋转调整第一二分之一波片，直至激光在第一偏振分束器中完全沿光路通过，得到竖直偏振方向线偏振光；

S3、令竖直偏振方向线偏振光入射至第一四分之一波片，通过第一四分之一波片得到圆偏振光；

S4、将圆偏振光通过第一反射镜传输至主动相位补偿器，通过主动相位补偿器进行相位补偿，并将相位补偿后的圆偏振光通过第一反射镜发射至水下环境；

S5、通过接收模块接收相位补偿后的圆偏振光，并发射反射激光信号；

S6、将反射激光信号依次通过第一反射镜、主动相位补偿器、第一反射镜、第一四分之一波片和第一偏振分束器传输至光电探测器PD2；

S7、通过第一鉴相器获取频率源的输出信号与光电探测器PD2的输出信号之间的相位误差信号；

S8、根据相位误差信号，通过主动相位补偿器进行实时相位补偿，完成基于飞秒激光的水下频率传递；

所述步骤S4中相位补偿后的圆偏振光的相位为其中表示主动相位补偿器对圆偏振光的补偿相位，所述补偿相位采用压电陶瓷控制推杆不断调节光路的光程得到。

5.根据权利要求4所述的水下频率传递方法，其特征在于，所述步骤S1中时钟源的初始相位为

6.根据权利要求4所述的水下频率传递方法，其特征在于，所述步骤S3中圆偏振光为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光。

7.根据权利要求4所述的水下频率传递方法，其特征在于，所述步骤S5中接收模块接收的相位补偿后圆偏振光的相位为其中表示水下环境对激光信号的扰动相位。

8.根据权利要求4所述的水下频率传递方法，其特征在于，所述步骤S7中光电探测器PD2的输出信号的相位为

9.根据权利要求4所述的水下频率传递方法，其特征在于，所述步骤S8中相位误差信号为