[发明专利]一种微腔色散探测装置

说明书

本发明公开了一种微腔色散探测装置，包括：连续激光器、第一光开关、光耦合器、循环频移环路单元、第一频移器、任意信号发生器、光电探测器、模数转换器和信号处理单元，所述连续激光器的输出端通过光开关连接至光耦合器的第一输入端，所述光耦合器的第一输出端连接至第一频移器的第一输入端，所述循环频移环路单元的一端连接至光耦合器的第二输入端，所述循环频移环路单元的另一端连接至光耦合器的第二输出端，所述任意信号发生器的输出端连接至第一频移器的第二输入端，所述第一频移器输出端连接至光探测器的输入端，所述光探测器的输出端连接至模数转换器的输入端。本发明探测速度快，结构简单成本低廉,探测精度高。

技术领域

本发明涉及频谱扫描装置技术领域，更具体地，涉及一种微腔色散探测装置。

背景技术

色散各种激光传播媒质和波导器件的基本参数，除了媒质本身的材料色散，器件的几何结构也产生波导色散。色散测试的主要方法包括相移法、干涉法和脉冲时延法。在这些基本测试方法之外，还存在部分针对特殊应用或波导器件的方法。

光学微腔在布里渊滤波器、克尔光频梳等非线性应用中有广泛研究。在这些研究中，微腔的色散已成为一个重要参数，关系着微腔结构能否实现高增益的参量放大。微腔光频梳的研究中，色散决定了参数增益的谱最大值、梳状振荡是否在本振型间隔上启动，以及在给定泵浦功率下的微腔光频梳的带宽。另外，对于布里渊微腔激光器的产生也需要将自由光谱范围(FSR)与布里渊频移进行精确的匹配，而实现这种精确的匹配需要精密的探测腔色散。微腔的色散一般通过测量微腔谐振的自由光谱范围后计算得出。微腔的FSR具有带宽大，变化量小，易受环境以及扫频光源影响发生频偏等问题。现有的实现微腔色散测量的方式众多，如用扫频激光器结合马赫增的干涉仪(MZI)进行微腔扫描，单边带扫描法以及门罗系统扫描法等方法，但这些方法大多存在系统价格高昂，测量时间长，对微腔的热积累较多以及测量精度欠缺等问题，因此，如何快速且高精度的测量微腔FSR成为目前的难点。

现有技术公开了一种基于色散干涉法的微腔激光绝对距离测量装置和方法，其中，基于色散干涉法的微腔激光绝对距离测量装置包括：泵浦激光器、微腔、分束器、第一反射镜、第二反射镜、分光光谱仪及计算机；所述泵浦激光器输出的激光通过微腔至第一反射镜和第二反射镜，反射镜合并送入分光光谱仪，最终至计算机。该方案针对微腔激光绝对距离进行测量并不对微腔色散探测。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中光学微腔色散探测方法成本高、测量精度低的缺陷，提供一种微腔色散探测装置。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种微腔色散探测装置，包括：连续激光器、第一光开关、光耦合器、循环频移环路单元、第一频移器、任意信号发生器、光电探测器、模数转换器和信号处理单元，所述连续激光器的输出端通过光开关连接至光耦合器的第一输入端，所述光耦合器的第一输出端连接至第一频移器的第一输入端，所述循环频移环路单元的一端连接至光耦合器的第二输入端，所述循环频移环路单元的另一端连接至光耦合器的第二输出端，所述任意信号发生器的输出端连接至第一频移器的第二输入端，所述第一频移器输出端连接至光探测器的输入端，所述光探测器的输出端连接至模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接至信号处理单元的输入端。

进一步地，所述循环频移环路单元包括第二光开关、光放大器、微波信号发生器、第二频移器，所述光耦合器的第二输出端通过第二光开关连接至光放大器的输入端，所述光放大器的输出端连接至第二频移器的第一输入端，所述微波信号发生器的输出端连接至第二频移器的第二输入端，所述第二频移器输出端连接至耦合器的第二输入端。

进一步地，所述循环频移环路单元包括第二光开关、光放大器、微波信号发生器、第二频移器，所述光耦合器的第二输出端通过第二光开关连接至第二频移器的第一输入端，所述微波信号发生器的输出端连接至第二频移器的第二输入端，所述第二频移器的输出端连接至光放大器的输入端，所述光放大器输出端连接至耦合器的第二输入端。