一种短相干双频光源

本发明涉及双频外差测量，尤其涉及一种短相干双频光源。

背景技术：

1、双频激光外差测量在信号处理系统中可放大交流信号，抑制低频噪声，抗干扰能力强，适合应用于实验室和工业现场等。双频激光干涉仪是短相干激光光源的重要下游市场，是测量光学材料及器件参数的精密仪器，其功能主要是测量光学材料均匀性、光学元件面形、光学镜头波面像差等。

2、目前的双频外差测量技术主要基于窄线宽的激光光源，窄线宽光源存在着光程匹配困难、系统复杂等问题；而短相干测量技术则存在低频噪声大、抗干扰能力不强等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种短相干双频光源，该短相干双频光源的绝对精度相比于原窄线宽光源有显著提升，使得光程能够迅速匹配，同时所采用的相位调制展宽能不破坏激光光源的稳定性，从而提高系统稳定性。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种短相干双频光源，所述短相干双频光源包括窄线宽激光器、隔离器iso、偏振控制模块、相位调制模块、分光模块、移频器、合束器，其中：

4、窄线宽激光器发出的窄线宽激光经过隔离器iso以预防回光的损害；随后通过偏振控制模块对齐相位调制模块的快轴或慢轴，加载在所述相位调制模块射频端的调制信号基于电光效应(或其他原理)使得输入激光的相位发生改变并输出，此时便已得到短相干激光光源；

5、由所述相位调制模块输出的短相干光束再经过所述分光模块分光后，分别输入到两个移频器中，并各自移频δf1和δf2后进行合束，实现hz量级的移频；

6、利用所述合束器耦合两个移频器输出的光束并输出，得到频差为δf1-δf2的短相干双频光源；

7、其中，当窄线宽激光器发出的窄线宽激光经过相位调制模块处理后，光场为：

8、

9、s(f)＝slaser(f)*sm(f)

10、式中e0为光场的初始光强；是相位调制模块入射光相位噪声；为相位调制引入的相位噪声；s(f)是相位调制模块输出光光谱；sm(f)是相位调制模块调制信号对应的相位噪声光谱；t表示时间；

11、激光光谱slaser(f)为：

12、

13、式中re(τ)为光场的自相关函数；f是频率；τ为相位的时延间隔。

14、一种短相干双频光源，所述短相干双频光源包括窄线宽激光器、电流调制模块、隔离器iso、分光模块、移频器和合束器，其中：

15、通过所述电流调制模块将电流调制信号接入所述窄线宽激光器的注入电流控制端口，利用激光器输出中心波长随注入电流大小变化的特性，通过扫频信号得到短相干光源；

16、所述窄线宽激光器输出的短相干光经过所述隔离器iso，以预防回光的损害；输出的短相干光再经过所述分光模块分光后，分别输入到两个移频器中，各自移频δf1和δf2后合束，以实现hz量级的移频；

17、利用所述合束器耦合两个移频器输出的光束并输出，得到频差为δf1-δf2的短相干双频光源；

18、其中，在电流调制模块进行低频小信号调制时，则：

19、|δv|＝kδi

20、其中，δv表示激光中心频率的改变量；δi表示注入电流改变量；k表示频率—电流调节系数，k的大小取决于激光器结构和材料，小信号调制时可以视为常数；

21、通过调节电流改变量δi来控制中心频率改变量δv，达到控制激光线宽的目的。

22、由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述短相干双频光源的绝对精度相比于原窄线宽光源有显著提升，使得光程能够迅速匹配，同时所采用的相位调制展宽能不破坏激光光源的稳定性，从而提高系统稳定性。

技术特征：

1.一种短相干双频光源，其特征在于，所述短相干双频光源包括窄线宽激光器、隔离器iso、偏振控制模块、相位调制模块、分光模块、移频器、合束器，其中：

2.根据权利要求1所述短相干双频光源，其特征在于，若以正弦调制为例，所述相位调制模块输出的光场由下式表示：

3.一种短相干双频光源，其特征在于，所述短相干双频光源包括窄线宽激光器、电流调制模块、隔离器iso、分光模块、移频器和合束器，其中：

技术总结本发明公开了一种短相干双频光源，窄线宽激光器发出的窄线宽激光经过隔离器ISO，以预防回光的损害；随后通过偏振控制模块对齐相位调制模块的快轴或慢轴，加载在相位调制模块射频端的调制信号基于电光效应使得输入激光的相位发生改变并输出，得到短相干激光光源；由相位调制模块输出的短相干光束再经过分光模块分光后，分别输入到两个移频器中，并各自移频Δf<subgt;1</subgt;和Δf<subgt;2</subgt;后进行合束；利用合束器耦合两个移频器输出的光束并输出，得到频差为Δf<subgt;1</subgt;‑Δf<subgt;2</subgt;的短相干双频光源。该短相干双频光源的绝对精度相比于原窄线宽光源有显著提升，使得光程能够迅速匹配，同时所采用的相位调制展宽能不破坏激光光源的稳定性，从而提高系统稳定性。技术研发人员：吴育鹏,张文喜,伍洲,孔新新,张瑞,郭晓丽受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/5