本發(fā)明涉及一種光纖激光器的調(diào)Q特性的檢測方法，屬于光纖通信領域。

背景技術：

調(diào)Q是用開關積聚和抽取激光腔內(nèi)光子獲取高峰值功率大能量激光脈沖的技術，調(diào)激光脈沖在測距、加工、通信、醫(yī)療以及國防軍工等領域具有極其重要的應用。迄今，人們已能在眾多種類激光器中獲得調(diào)激光脈沖，輸出脈沖寬度和重復率分別在ns至us量級、Hz至MHz量級，單脈沖能量已高達焦耳量級。

但是，在涉及光與物質(zhì)相互作用的光譜分析與基于相干原理的傳感檢測等精密測量應用中，不僅要求調(diào)激光脈沖具有大能量，同時還要求調(diào)激光脈沖具有單縱模窄線寬特性，即單縱模單頻調(diào)激光脈沖。

光纖激光器是新一代固體激光器，以稀土摻雜玻璃光纖作為增益介質(zhì)，使得其增益譜比傳統(tǒng)塊狀摻雜晶體的增益譜要寬得多，這大大提高了激光波長選擇的靈活性。并且，摻雜光纖的比表面積大，利于散熱，避免了傳統(tǒng)固體激光器所需的復雜熱管理系統(tǒng)。此外，光纖的波導傳輸特點還使光纖激光器具有光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高等一系列優(yōu)勢，正因為如此，光纖激光器巳成為當今和未來激光技術的一個重要研究方向，而單縱模調(diào)光纖激光器則因調(diào)激光脈沖的重大應用需求而倍受關注。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種檢測摻鉺光纖激光器的輸出光信號的調(diào)Q特性的方法，能夠在不加任何外部的聲光調(diào)制器的情況下檢測包括調(diào)Q脈沖輸出信號的穩(wěn)定性、窄線寬性、單縱模性以及隨泵浦功率變化的特性。技術要點如下：

一種基于摻鉺光纖激光器的調(diào)Q特性的檢測方法，采用的裝置包括980nm泵浦光源、波分復用器、光隔離器、偏振控制器、起偏器、光電轉(zhuǎn)換器、頻譜分析儀、示波器以及光譜儀和摻鉺光纖激光器，泵浦光源為980nm的半導體激光器，其生成的泵浦光，由波分復用器的980nm端口進入到980nm/1550nm波分復用器，再由波分復用器的公共端口進入到摻鉺光纖激光器中，1550nm附近的激光由摻鉺光纖激光器的布拉格光柵末端射出，返回波分復用器的1550nm端口后輸出到光隔離器，通過調(diào)整偏振控制器和起偏器，使兩組激光信號具有相同的偏振方向，獲得的較強的激光信號由光譜儀進行數(shù)據(jù)的采集，此兩組激光信號進入光電轉(zhuǎn)換器中完成光電轉(zhuǎn)換，并進行拍頻，并由射頻頻譜分析儀和示波器記錄拍頻信號的變化。此檢測方法包括下面的步驟：

(1)調(diào)節(jié)980nm泵浦光源，使其輸出功率達到270mW；

(2)在光譜儀上面獲取此時從波分復用器一端輸出的光信號，并調(diào)節(jié)光譜儀的分辨率，以便能夠清晰地看到光譜圖，同時計算此時的信噪比以及20dB帶寬；

(3)在與光電轉(zhuǎn)換器輸出端相連的示波器上面進行微調(diào)，使得示波器上可以清晰地顯示至少10個周期的連續(xù)脈沖序列，并計算出此時的脈沖周期與脈沖的重復率，從而檢測出此調(diào)Q脈沖的穩(wěn)定性；

(4)在示波器上面調(diào)節(jié)旋鈕，使得示波器顯示屏上面只出現(xiàn)一個脈沖，此時可以精確地測得每個脈沖的脈寬，從而檢測出此調(diào)Q脈沖輸出信號所具有的窄帶寬性；

(5)在與光電轉(zhuǎn)換器輸出端相連的射頻頻譜分析儀上面進行微調(diào)，使得頻譜儀顯示屏上面可以清晰地顯示此時輸出光信號的頻譜特性，包括此時的信噪比以及整個頻域內(nèi)的頻帶的個數(shù)，從而檢測出此調(diào)Q脈沖輸出的單縱模性；

(6)返回(1)步，分別調(diào)節(jié)980nm泵浦光源，使其輸出功率分別達到不同的泵浦功率，并分別重復進行(2)到(5)的步驟對輸出光信號進行采集與處理；

(7)對(6)中所獲得的一系列數(shù)據(jù)進行繪圖可得到輸出光信號隨泵浦功率的變化而產(chǎn)生變化的圖形；

(8)利用公式：脈沖能量＝輸出功率/脈沖重復率，峰值功率＝脈沖能量/脈沖寬度計算出在上述不同的泵浦功率下輸出光信號的脈沖能量以及峰值功率，從而可以檢測出調(diào)Q脈沖輸出信號隨泵浦功率變化的特性。

附圖說明

圖1用于本發(fā)明的摻鉺光纖激光器結構圖，圖中，1為包層，2為摻鉺光纖1護套3光纖布拉格光柵4

圖2用于本發(fā)明的實驗裝置搭建圖

圖3本發(fā)明檢測到的輸出調(diào)Q光信號的射頻頻譜圖

圖4本發(fā)明檢測到的調(diào)Q輸出光信號的連續(xù)脈沖圖

圖5本發(fā)明檢測到的調(diào)Q輸出信號的單個脈沖圖

圖6本發(fā)明檢測到的調(diào)Q輸出脈沖的光譜圖

圖7本發(fā)明檢測到的輸出光信號調(diào)Q脈沖隨不同泵浦功率的變化圖

圖8本發(fā)明檢測到的的輸出光信號的調(diào)Q脈沖寬度和脈沖重復率圖

圖9本發(fā)明檢測到的輸出光信號的調(diào)Q脈沖能量和峰值功率圖

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

參見圖1，用于本發(fā)明的摻鉺光纖激光器結構圖。它主要由一段摻鉺光纖芯層和包層組成，另外在摻鉺光纖中加入了兩個光纖布拉格光柵，還在最外層添加一層護套用于保護此摻鉺光纖激光器。980nm的泵浦光經(jīng)由波分復用器進入到DBR光纖激光器中，反向輸出的激光再經(jīng)過波分復用器和光隔離器輸出。

參見圖2，用于本發(fā)明的實驗裝置搭建圖。980nm的半導體激光器作為泵浦光源，由波分復用器的980nm端口進入到980nm/1550nm波分復用器，再由波分復用器的公共端口進入到摻鉺光纖激光器中。1550nm附近的激光由低反射率的布拉格光柵末端射出，直接進入到波分復用器的1550nm端口中。在偏振控制器前放置的光隔離器可以有效的防止反射的光返回到激光器中，實現(xiàn)激光信號的單向傳輸。通過調(diào)整偏振控制器和起偏器，可以使兩組激光信號具有相同的偏振方向，以獲得較強的激光信號并由光譜儀進行數(shù)據(jù)的采集。然后這兩組激光信號進入光電探測器中完成光電轉(zhuǎn)換，并進行拍頻，最后由射頻頻譜分析儀和示波器記錄拍頻信號的變化。

參見圖3，本發(fā)明的輸出光信號的射頻頻譜圖。當把光電轉(zhuǎn)換器末端的射頻頻譜儀的分辨率帶寬調(diào)節(jié)到100kHz時，可以得到輸出光信號在頻域內(nèi)的清晰的圖像，此時信噪比為33.84dB，且在整個頻域內(nèi)只可以觀察得到一個頻帶，從而檢測出此調(diào)Q輸出脈沖信號具有單縱模性。

參見圖4，本發(fā)明的輸出光信號的連續(xù)脈沖圖。此時通過調(diào)節(jié)示波器使得屏幕上顯示了12個脈沖周期，并且測得脈沖的周期為8us，從而脈沖重復率為125kHz，從而檢測出此調(diào)Q輸出脈沖信號具有很強的穩(wěn)定性。

參見圖5，本發(fā)明的輸出光信號的單個脈沖圖。此時通過調(diào)節(jié)示波器使得屏幕上只顯示了1個脈沖信號，并測得脈沖寬度為0.57us,從而檢測出調(diào)Q輸出脈沖信號的窄線寬性。

參見圖6，本發(fā)明的輸出光信號的光譜圖。通過調(diào)節(jié)與起偏器末端相連的光譜儀，可以得到清晰的輸出光信號的光譜圖，此時信噪比達到了55dB,而線寬也達到了0.56nm，從而檢測出調(diào)Q輸出脈沖信號的窄線寬性。

參見圖7，本發(fā)明的輸出光信號隨不同泵浦功率的變化圖。當通過調(diào)節(jié)980nm泵浦光源的輸出功率時，會得到不同情況下的輸出光信號?？梢钥吹剑S著泵浦功率的增大，脈沖幅度和脈沖重復率在增加，而脈沖寬度和脈沖周期卻在減小，這樣就成功地檢測出調(diào)Q脈沖輸出信號隨泵浦功率的變化情況。也可以通過圖8所描繪的曲線看出來。

參見圖9，本發(fā)明的輸出光信號的脈沖能量和峰值功率圖。經(jīng)過公式脈沖能量＝輸出功率/脈沖重復率

峰值功率＝脈沖能量/脈沖寬度的計算，可以得到輸出光信號脈沖的脈沖能量以及其峰值功率?？梢詮膱D9所描繪的曲線中看出，隨著泵浦功率的增大，輸出光信號脈沖的脈沖能量和峰值功率都在訊速地增加。