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基于电域延迟自相关的 激光器 频率差锁定方法

阅读：400发布：2023-03-13

专利汇可以提供基于电域延迟自相关的激光器频率差锁定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于电域延迟自相关的激光器频率差锁定方法，其原理是两只激光器输出的光信号经光耦合器进入光电探测器，光电探测器输出的电信号经过带通滤波器 I后进入电放大电路进行放大；放大后的电信号一分为二，一路直接进入乘法器，另一路经过延迟器后再进入乘法器，两路电信号在乘法器中完成自相关运算后再进入带通滤波器 II；通过调节延迟器的延迟时间，可实现带通滤波器II的输出信号与激光器频率差的变化间的线性关系；通过电放大电路，不影响实现带通滤波器II的输出信号与频率差的变化间的线性关系，只会大大提高线性系数；由带通滤波器II的输出信号作控制信号去调两只激光器的频率差；本发明实施较为简单，而且精度高与稳定性好，器件可以灵活使用。，下面是基于电域延迟自相关的激光器频率差锁定方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于电域延迟自相关的激光器频率差锁定方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
（1）两只激光器输出的光信号经光耦合器进入光电探测器，光电探测器输出的电信号经过带通滤波器I后进入放大电路进行放大；
（2）放大后的电信号一分为二，一路直接进入乘法器，另一路经过延迟器后再进入乘法器，两路电信号在乘法器中完成自相关运算后再进入带通滤波器II；
（3）通过调节延迟器的延迟时间，可实现带通滤波器II的输出信号与激光器频率差的变化间的线性关系；
（4）通过放大电路，不影响实现带通滤波器II的输出信号与频率差的变化间的线性关系，只会大大提高线性系数；
（5）由带通滤波器II的输出信号作控制信号去调两只激光器的频率差。

说明书全文

基于电域延迟自相关的激光器 频率差锁定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于电域延迟自相关的激光器频率差锁定方法。

背景技术

[0002] 在布里渊光纤传感中，需要将泵浦激光器和布里渊信号激光器的频率差锁定在布里渊频移附近。在光通信、激光雷达、光学测试等领域，也经常需要两只频率差稳定的激光器，以得到两束频率差稳定的激光束，从而实现相干检测。在布里渊光纤传感中，为了得到两频率差稳定的激光束，也可以采用移频技术。该移频技术只采用一只激光器，把该激光器出来的光经光耦合器分为两束。其中一束经光移频器向上移频后作为泵浦激光，另一束则直接作为布里渊信号激光束。或者正好相反，其中一束经光移频器向下移频后作为布里渊信号激光束，另一束则直接作为泵浦激光束。移频技术中两激光束的频率差精度取决于移频器件的性能，也会存在范围的变化。

[0003] 目前，在布里渊传感领域，许多已经报道的文献仍然采用两只激光器频率差锁定方案。目前，为了使两只激光器的频率差保持为某一固定值，也即实现两只激光器频率差的锁定，采用的是光域延迟自相关技术，见参考文献O. Chen, Y. Wan, and etc., “Development of the offset locking based distributed sensor,” Proc. of SPIE, vol.5579, pp.31-42, 2004.，而采用电域延迟自相关技术则从未报道。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供了一种基于电域延迟自相关的激光器频率差锁定方法，它具有精度高、器件灵活的优点。

[0005] 本发明是这样来实现的，本发明通过将两只激光器的输出光束经过光电探测器混频，将混频后的信号经过带通滤波器I。带通滤波器I只让两束激光器的差频信号通过。为了获得差频信号大小的变化量，将差频信号一分为二，其中一束直接进入乘法器，另一束经过延迟器后进入乘法器。调节延迟器的延迟大小，从而使乘法器输出信号的大小与两束激光器频率差的变化量成正比。

[0006] 当然，在实际应用当中，因为带通滤波器I后输出的信号会比较弱，这使得乘法器输出信号会很弱，从而使得乘法器输出信号与两束激光器频率差间的比例系数很小，影响了频率差锁定性能。为此，本发明在带通滤波器后增加了放大电路，从而极大提升乘法器输出信号与两束激光器频率差间的比例系数

[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下步骤：（1）两只激光器经光耦合器后进入光电探测器；（2）光电探测器的输出信号经带通滤波器I提取差频信号；（3）带通滤波器I输出的差频信号经放大电路放大；（4）放大后的信号一分为二，一路直接进入乘法器，另一路经过延迟器后再进入乘法器，两路信号在乘法器中完成自相关运算。乘法器输出信号进入带通滤波器II，从而只让低频信号通过。通过调整延迟器的延迟时间，可使带通滤波器II的输出信号大小与两只激光器的频率差变化成线性关系；（5）带通滤波器II的输出信号作为控制信号进入控制电路，控制电路根据带通滤波器II的输出信号去调整激光器II的频率，从而使两只激光器的频率差保持稳定。

[0008] 本发明的技术效果是：本发明实施较为简单，而且精度高与稳定性好，采用较为普遍的电器件，使得成本降低，器件可以灵活使用。附图说明

[0009] 图1为本发明的结构原理方框图

具体实施方式

[0010] 下面结合附图和实施过程对本发明做详细阐述：

[0011] 如图1所示，本发明采用如下步骤：（1）激光器I和激光器II经光耦合器后进入光电探测器；（2）光电探测器的输出信号经带通滤波器I提取差频信号；（3）带通滤波器I输出的差频信号经放大电路放大；（4）放大后的信号一分为二，一路直接进入乘法器，另一路经过延迟器后再进入乘法器，两路信号在乘法器中完成自相关运算；乘法器输出信号进入带通滤波器II，从而只让低频信号通过，通过调整延迟器的延迟时间，可使带通滤波器II的输出信号大小与两只激光器的频率差变化成线性关系；（5）带通滤波器II的输出信号作为控制信号进入控制电路，控制电路根据带通滤波器II的输出信号去调整激光器II的频率，从而使两只激光器的频率差保持稳定。

[0012] 1、激光器I和激光器II的输出光束经光耦合器后进入光电探测器，光电探测器输出的电信号进入带通滤波器I；

[0013] 设激光器 I 的输出信号，激光器II的输出信号，E1和 E2分别为激光器I和激光器II的幅度，和分别为激光器I和激光器II的频率，和
分别为激光器I和激光器II的相位。带通滤波器I的中心频率等于激光器I和激光器II的频率差（）。则经过光电探测和带通滤波器I后的输出信号
，其中为光电探测器的响应度，和分别为激光器I
的输出功率和激光器II的输出功率，；

[0014] 因为激光器的频率总是会出现漂移，因此会导致的大小发生变化，设要实现的激光器I和激光器II的频率差为，频率差的变化为，则。对于一般的应用，。

[0015] 2、将带通滤波器I的输出信号一分为二，其中一束直接进入乘法器，另一束经过延迟器后进入乘法器。乘法器输出的信号进入带通滤波器II；

[0016] 带通滤波器II的中心频率设在附近。则带通滤波器II的输出信号，调节延迟器的延迟大小，使，则带通滤波器II的输出信号。因为，所以
。因此带通滤波器II的输出信号与两只激光器频率差的变化
成正比。

[0017] 3、以带通滤波器II的输出信号作为控制信号输入到控制电路；

[0018] 以作控制信号，通过控制电路调整激光器II的输出频率（比如采用调整腔长等方法），最终使激光器I和激光器II的频率差保持在上。

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