[实用新型]一种用于FMCW的扫描激光光源

说明书

本实用新型涉及调频连续激光技术领域，具体涉及一种用于FMCW的扫描激光光源，按照光输出方向，顺次包括可调谐窄线宽激光器、第一半导体光放大器、调制器、波长选择反射器和光学相控阵列。本实用新型通过腔外调制扫频，不影响光源相关性，理论上只产生两个窄线宽纵模分量的光，不会产生其他高阶谐波分量，通过波长选择可以实现窄线宽、可大范围波长调谐、可高速线性扫频的扫描激光源，且扫描速度快。

技术领域

本实用新型涉及调频连续激光技术领域，具体涉及一种用于FMCW的扫描激光光源。

背景技术

调频连续波(FMCW)激光技术是一种频率随时间变化的激光技术，在光通信、光学传感、激光雷达以及成像等领域具有广泛的应用前景，目前的调频连续波激光通过直接调制技术和外调制技术实现。

直接调制技术通过电调制激光器或外腔调制激光器实现，电调制激光器采用电流调谐半导体激光器，通过改变激光器的注入电流来改变输出波长，无需复杂的机械调谐机构，封装尺寸非常小，结构紧凑，但激光频率和调制电流呈非线性关系，同时电流调谐半导体激光器存在较为严重的调频非线性问题，调谐精度与调谐速度难以控制，波长调谐范围较小；外腔式激光器虽然波长调谐范围较大，但其体积和重量较大，抗震能力较差，扫频速度偏慢，价格昂贵，因此，目前的直接调制技术使用范围有限。

外调制技术通过电光调制器或半导体电吸收调制器(EAM)实现，电光调制器基于铌酸锂、GaAs等电光晶体的，半导体电吸收调制器基于半导体量子阱量子限制效应。由于光场限制因子r由EAM的波导结构所决定，波导宽度越宽，限制因子越大，EAM的响应速度越慢；波导高度越高，限制因子越大，但不影响调制速度。电光调制器的频率啁啾特性可以为零甚至为负，在远距离高速光通信系统、激光雷达、光纤传感等领域被大量使用。

目前，利用电光调制器或半导体电吸收调制器产生FMCW光信号，需要采用I/Q单边带调制技术，调制过程如下：在调制器上加载连续调频信号后，通过调制器的激光会产生包含连续调频信号的若干谐波分量，各谐波间隔频率为f，通过合理偏置调制器，使其工作在传输函数的最大值或最小值，滤除不需要的谐波分量，就可以实现FMCW光源。强度调制器需要直流偏置，当直流偏置发生漂移时强度调制器的工作偏离传输函数的最大值、最小值，此时，难以抑制奇次谐波、偶次谐波，导致嗓声特性下降。采用相位调制，不需要使用直流偏置，但同样需要抑制高阶谐波。

另外，谐波分量的功率同调制深度密切相关，为了抑制不必要阶次的谐波，同时获得理想的输出功率，需要对调制深度进行优化。由此可知，上述通过产生包含连续调频信号的谐波分量来实现FMCW调制的方法，需要抑制不必要的高次谐波分量，调制控制电路较为复杂，噪声较难抑制。

实用新型内容

为改善上述技术问题，本实用新型提供一种调频连续激光光源，按照光输出方向，顺次包括可调谐窄线宽激光器、第一半导体光放大器(semiconductor opticalamplifier，SOA)、调制器、波长选择反射器和光学相控阵列(Optical Phased Array，OPA)。

(下文中将第一半导体光放大器简称为第一SOA，光学相控阵列简称为OPA)

根据本实用新型的实施方案，所述可调谐窄线宽激光器和第一SOA之间设置有光学隔离器和耦合波导，更优选地，所述可调谐窄线宽激光器和第一SOA之间电隔离；

优选地，所述第一SOA和调制器之间设置有光学隔离器和耦合波导，更优选地，所述第一SOA和调制器之间电隔离；

优选地，所述调制器和波长选择反射器之间设置有光学隔离器和耦合波导，更优选地，所述调制器和波长选择反射器之间电隔离；

优选地，所述波长选择反射器和OPA之间设置有光学隔离器和耦合波导，更优选地，所述波长选择反射器和OPA之间电隔离。

根据本实用新型的实施方案，所述波长选择反射器和OPA之间设置有第二半导体光放大器(第二SOA)。