本發(fā)明涉及光電子技術(shù)及激光技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及調(diào)諧方法。

背景技術(shù)：

光在水下遠(yuǎn)距離測(cè)距、傳感、成像等應(yīng)用中，最大挑戰(zhàn)是水的吸收和后向散射。對(duì)于水的吸收，可以用綠光作光源減小吸收。后向散射光的截止頻率約為100MHz，用調(diào)制頻率高于100MHz的射頻強(qiáng)度調(diào)制激光作光源可提高探測(cè)信噪比。因此在水下探測(cè)中，光源通常為射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光。

射頻強(qiáng)度調(diào)制光通常通過(guò)電光調(diào)制方式獲得，但是當(dāng)調(diào)制頻率高于100MHz時(shí)，其調(diào)制深度遠(yuǎn)低于100％，其中包含的高比例非調(diào)制光將降低探測(cè)靈敏度。射頻強(qiáng)度調(diào)制光也可以通過(guò)將雙頻激光器輸出光拍頻的方式獲得，但是需要復(fù)雜的鎖相系統(tǒng)提高拍頻頻率穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及調(diào)諧方法：

一種射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括單頻種子激光源、2個(gè)光纖耦合器、聲光移頻器以及倍頻晶體；單頻種子激光源產(chǎn)生1064nm激光，其中一個(gè)光纖耦合器將該激光分成兩路，其中一路被所述聲光移頻器進(jìn)行移頻后，與另一路激光經(jīng)另一個(gè)光纖耦合器合為一路后，最后經(jīng)倍頻晶體倍頻得到射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光。

優(yōu)選的，聲光移頻器對(duì)激光移頻的范圍為100MHz～200MHz。

優(yōu)選的，所述倍頻晶體為摻氧化鎂的周期性極化鈮酸鋰晶體。

進(jìn)一步的，還包括兩個(gè)偏振片，在兩路激光進(jìn)入所述另一光纖耦合器之前對(duì)激光進(jìn)行偏振態(tài)調(diào)整，保證兩路激光的偏振態(tài)保持一致。

優(yōu)選的，還包括射頻驅(qū)動(dòng)源，用于控制聲光移頻器的移頻范圍。

進(jìn)一步的，還包括格蘭棱鏡和半玻片，在合束后的激光送入倍頻晶體之前，所述格蘭棱鏡用于對(duì)激光進(jìn)行起偏，所述半波片調(diào)節(jié)起偏后激光的偏振方向，使其偏振方向與倍頻晶體要求的偏振方向一致。

進(jìn)一步的，還包括三級(jí)主振蕩的光纖放大器，對(duì)從所述另一光纖耦合器出射的合束激光進(jìn)行功率放大。

優(yōu)選的，所述射頻驅(qū)動(dòng)源對(duì)所述聲光移頻器輸出的控制信號(hào)的頻率波動(dòng)范圍在亞赫茲量級(jí)。

本發(fā)明的一種射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)諧方法，通過(guò)改變射頻驅(qū)動(dòng)源的功率，對(duì)倍頻晶體產(chǎn)生的兩組射頻信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度比進(jìn)行調(diào)諧，同時(shí)對(duì)兩組射頻信號(hào)的調(diào)制深度進(jìn)行調(diào)諧。

優(yōu)選的，所述射頻驅(qū)動(dòng)源的功率輸出幅度在0-100％范圍內(nèi)可調(diào)。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明通過(guò)光纖耦合器、聲光移頻器、光纖放大器、周期性極化倍頻晶體等主要器件，為射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的產(chǎn)生提供了一種實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便?？梢酝瑫r(shí)獲得高的調(diào)制深度和射頻頻率穩(wěn)定性，并且兩組射頻信號(hào)的頻率、調(diào)制深度、強(qiáng)度比均可調(diào)諧。本發(fā)明可用作水下光載微波雷達(dá)系統(tǒng)的光源，用于測(cè)距、測(cè)速、成像等應(yīng)用，減小水的吸收，同時(shí)抗后向散射，可以獲得高的探測(cè)靈敏度和信噪比，還可以對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行方便地調(diào)諧。

附圖說(shuō)明

圖1為射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案示意圖。

其中，1、單頻種子激光器；2、1分2光纖耦合器；3、聲光移頻器；4、射頻驅(qū)動(dòng)源；5、偏振控制器1；6、偏振控制器2；7、2合1光纖耦合器；8、光纖放大器；9、準(zhǔn)直透鏡；10、格蘭透鏡；11、半波片；12、聚焦透鏡；13、倍頻晶體；14、諧波分束器。

具體實(shí)施方式：

如圖1所示，本發(fā)明的一種射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作流程為：

將單塊非平面環(huán)形腔固體激光器1作為種子激光源，1064nm輸出光耦合進(jìn)入單模光纖傳輸。光纖傳輸?shù)膯晤l激光通過(guò)1分2光纖耦合器2分為兩束，一路激光僅通過(guò)光纖傳輸，另一路激光布拉格角入射到聲光移頻器3入射端，對(duì)該路激光進(jìn)行移頻處理，移頻范圍為100MHz～200MHz，由射頻驅(qū)動(dòng)源4進(jìn)行控制；聲光移頻器3的一級(jí)衍射光效率可達(dá)50％。兩束光纖都連接偏振控制器5,6控制各自偏振狀態(tài)，使得兩路激光的偏振態(tài)保持一致；兩路激光最后通過(guò)光纖2合1耦合器7合束后輸出，接入三級(jí)主振蕩光纖放大器8進(jìn)行功率放大，使其滿(mǎn)足倍頻晶體對(duì)基頻光的功率要求。輸出的高功率激光通過(guò)格蘭棱鏡10起偏后作為倍頻的基頻光，半玻片11調(diào)節(jié)基頻光偏振方向，使其偏振方向與倍頻晶體13要求的偏振方向一致。準(zhǔn)直透鏡9和聚焦透鏡12將基頻光聚焦到倍頻晶體13中心，倍頻晶體13為摻氧化鎂的周期性極化鈮酸鋰晶體(15×2×0.5mm³)。諧波分束器14用來(lái)反射1064nm激光，透射532nm激光。

根據(jù)工作原理，推導(dǎo)了射頻強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)的基本公式。設(shè)1μm波段兩路激光的電場(chǎng)分別表示為：

其中，A₁和A₂分別表示兩路激光幅度,ω₁和ω₂分別表示兩路激光圓頻率,和分別表示兩路激光初始相位。

則經(jīng)2合1耦合器合束拍頻后1μm波段射頻強(qiáng)度調(diào)制激光的強(qiáng)度表示為：

倍頻激光強(qiáng)度與基頻光強(qiáng)度的平方成正比,則倍頻激光強(qiáng)度可表示為：

根據(jù)公式(4)可知，倍頻激光中除直流項(xiàng)，還包括(ω₁-ω₂)和2(ω₁-ω₂)兩個(gè)射頻信號(hào)。即倍頻之后，除正常頻差項(xiàng)((ω₁-ω₂)，頻率范圍100MHz～200MHz),還將出現(xiàn)二倍頻差項(xiàng)(2(ω₁-ω₂)，200MHz～400MHz)。將兩個(gè)射頻信號(hào)強(qiáng)度相比，得到：

設(shè)h＝A₁/A₂,則公式(5)可表示為：

根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系，可知公式(6)中當(dāng)h＝1時(shí)，R有最小值4。代表射頻強(qiáng)度調(diào)制綠光中兩組拍頻信號(hào)強(qiáng)度比可調(diào)，并且在兩路激光強(qiáng)度相等的時(shí)候，這兩組拍頻信號(hào)的強(qiáng)度比最小，等于4。因此，可通過(guò)調(diào)整最初兩路激光的幅值來(lái)調(diào)整倍頻激光中兩個(gè)調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)度之比。

雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的前提下，還可以做若干變形、替換和改進(jìn)，這些也視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。