面，當脈沖激光器10輸出低輸出脈沖時，低電壓的特定頻率受控于函數(shù)發(fā)生器180，以使AOTM 140增加傳輸。因此，AOTM140輸出恒定的輸出脈沖光束。
[0046]制造能夠?qū)崟r地提供反饋的激光器輸出穩(wěn)定裝置的最重要的一點在于使反饋時間最小化。為了實現(xiàn)此目標，需要對AOTM 140進行性能評估。
[0047]如果電流-電壓轉(zhuǎn)換器160、放大器170或函數(shù)發(fā)生器180是編程裝置，那么執(zhí)行指令所需要的時間約為數(shù)毫秒(ms)。因此，延時器130需要用于時間延遲的具有數(shù)百千米(km)的長度的光纖。例如，如果出現(xiàn)Ims的時間延遲，那么當光纖的折射率為1.45時，光纖的長度約為200km。在1550nm的波長處，普通光纖的損耗約為0.22dB/km。因此，當光傳播了 200km的距離時，損耗了 44dB，且因此到達AOTM 140的光大體上被完全損耗掉。
[0048]因此，用于實時反饋的所有步驟可優(yōu)選地由不具有程序指令的被動裝置執(zhí)行。在此情況下，由電流-電壓轉(zhuǎn)換器160、放大器170或函數(shù)發(fā)生器180花費的時間約為I μ sec。同時，需要測量AOTM 140的依賴于頻率和電壓的操作時間。
[0049]首先，對AOTM 140的依賴于頻率的操作時間進行研宄。AOTM 140的工作原理用于通過由周期性彎曲引起的調(diào)制來去除LPOl模式(其是激光器處的輸入端子的輸出模式)，其中周期性彎曲是通過向光纖施加聲波而產(chǎn)生的。周期性彎曲可隨著從函數(shù)發(fā)生器180施加的頻率變化。
[0050]圖3a是測量聲光可調(diào)諧調(diào)制器(AOTM)的傳輸控制特性的測試示意圖。
[0051]圖3b和3c分別圖示了聲光可調(diào)諧調(diào)制器(AOTM)的分別依賴于各頻率的調(diào)制性會K。
[0052]參考圖3a，脈沖激光器10使用放大自發(fā)福射(amplified spontaneousemiss1n，ASE)光源，該放大自發(fā)福射(ASE)光源振蕩至1530nm至16000nm的寬帶，以觀察光譜。光譜分析儀12被用來測量依賴于波長帶的傳輸控制特性。定向耦合器使光路分支成兩條。這兩條分支光路中的一者被提供至AOTM 140，且另一者被提供至函數(shù)發(fā)生器180。
[0053]參考圖3b，當函數(shù)發(fā)生器180將不同的頻率施加至AOTM 140時，根據(jù)這些頻率，在不同的中心波長處出現(xiàn)調(diào)制。此時，所施加的電壓被固定為5.6Vpp。當施加2.2600MHz時，-1OdB的光(約92% )在1549nm的中心波長處被濾除和遮擋。當施加2.2570MHz時，光在1551nm的中心波長處被濾除。當施加2.485MHz時，光在1554nm的中心波長處被濾除。即，如果在使用1550nm的激光時施加5.6Vpp的電壓和2.260MHz的頻率，那么AOTM 140可遮擋92%的光并傳輸8%的光。
[0054]參考圖3c，當使用作為單一波長的1550nm的激光時，AOTM 140的傳輸隨著頻率變化而變化。圖3c中，圓圈表示以百分比為單位的傳輸，且三角形表示表示以分貝(dB)為單位的傳輸。由于在施加2.240MHz的頻率時濾除效率幾乎接近1%，所以傳輸99%的光。然而，當施加2.260MHz的頻率時，濾除90%以上的光，且傳輸10%以下的光。因此，A0TM140可通過固定所施加的電壓并改變頻率來調(diào)制其輸入光學信號。
[0055]AOTM 140可僅通過改變頻率來執(zhí)行調(diào)制。然而，需要電流頻率轉(zhuǎn)換器或電壓頻率轉(zhuǎn)換器來實時地提供反饋。然而，上述裝置中的大部分裝置需要現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，該現(xiàn)場可編程門陣列是需要執(zhí)行程序的主動裝置。根據(jù)通道來限制用于改變頻率的FPGA的數(shù)量，且當程序指令被輸入到FPGA中時，指令執(zhí)行時間以數(shù)毫秒(ms)為單位增加。因此，F(xiàn)PGA不適合進行調(diào)制。
[0056]因此，AOTM的依賴于電壓的調(diào)制需要降低指令執(zhí)行時間或反饋時間。
[0057]盡管如圖3a所示，測試裝置具有相同的構(gòu)造，但是頻率被固定至2.2625MHz。使用被施加至AOTM的電壓的變化來研宄AOTM的調(diào)制性能。
[0058]圖4a和4a分別圖示了聲光可調(diào)諧調(diào)制器(AOTM)的依賴于電壓的調(diào)制性能。
[0059]參考圖4a和4b，說明當施加1.2Vpp至5.6Vpp的電壓時AOTM 140的調(diào)制效果。當施加1.2Vpp的電壓時，90%的光被傳輸。然而，當施加5.6Vpp的電壓時，8%的光被傳輸。傳輸以與所施加的電壓成比例的方式增加。特別地，當施加2Vpp至4Vpp的電壓時，傳輸與所施加的電壓幾乎成線性比例關(guān)系。因此，可通過使用此區(qū)域來提供輸出穩(wěn)定化。
[0060]脈沖激光器10的輸出光在光電探測器150中被轉(zhuǎn)換成電流，且光電探測器150的電流通過電流-電壓轉(zhuǎn)換器160被轉(zhuǎn)換成電壓信號。如果被施加至AOTM 140的電壓在脈沖激光器10的輸出光的強度為高時增加，那么AOTM 140在顯著地減少輸入信號之后輸出輸入信號。如果被施加至AOTM 140的電壓在脈沖激光器10的輸出光的強度為低時減小，那么AOTM 140在傳輸小的輸入信號中的大部分之后輸出輸入信號。因此，雖然脈沖激光器10的輸出強度隨時間變得不穩(wěn)定，但是仍可以恒定地保持AOTM 140的輸出。
[0061]對AOTM 140的操作延遲時間進行測量。AOTM 140的操作延遲時間優(yōu)選地小于數(shù)十微秒(μ sec)，以實施能夠?qū)崟r地提供反饋的主動輸出穩(wěn)定裝置。如果提供反饋以操作AOTM 140而花費的時間太長，那么用作時間延遲的光纖的能量損耗十分大。因此，需要測量AOTM 140的操作延遲時間。
[0062]圖5a和5b分別圖示了聲光可調(diào)諧調(diào)制器(AOTM)的依賴于電壓的操作延遲時間。
[0063]參考圖5a和圖5b，激光源利用具有1550.4nm的中心波長的可調(diào)諧激光二極管(可調(diào)諧LD)來測量AOTM 140的操作延遲時間。另外，函數(shù)發(fā)生器180使用2.2625MHz的頻率，該頻率能夠?qū)庠催M行最大程度地過濾。函數(shù)發(fā)生器180的輸出電壓為5.6Vpp并以150微秒Usec)的周期開啟/關(guān)閉。函數(shù)發(fā)生器180的輸出可周期性地開啟/關(guān)閉AOTM140。因此，由被布置在AOTM 140的輸出端子處的快速光電探測器(其上升/下降時間約為300皮秒(psec))測量的光強度隨時間變化。光電探測器是上升/下降時間約為300皮秒的光電二極管。
[0064]函數(shù)發(fā)生器180將電壓施加至AOTM 140，且AOTM 140正常操作的上升時間約為60 μ sec。另外，當AOTM 140停止操作時，下降時間約為60 μ sec。
[0065]如果期望AOTM 140在反饋過程期間之間花費的時間為I μ sec,則總反饋時間約為61 μ sec。61 μ sec的延遲時間對應于12千米(km)的光纖長度。光纖在1550nm處具有0.22dB/km的損耗。于是，光纖的輸出為25%的損耗。因此，61 μ sec的延遲時間可被施加至能夠?qū)崟r地提供反饋的輸出穩(wěn)定裝置。
[0066]AOTM 140是由所施加的電壓調(diào)制的主動系統(tǒng)。然而，確定的是，延遲時間不會隨著所施加電壓的大小進行變化。
[0067]示出了 AOTM 140的依賴于所施加的電壓的操作延遲時間或上升時間。當將I至5.6Vpp的電壓施加至AOTM 140時，各調(diào)制值彼此不同，但是AOTM 140具有相同的60 μ sec的延遲時間。
【主權(quán)項】
1.一種用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的裝置，其包括: 定向耦合器，其用于接收脈沖激光器的輸出，使得所述輸出分支成第一光路和第二光路； 光電探測器，其用于接收分支成所述第一光路的光并根據(jù)所述光的強度輸出電流；電流-電壓轉(zhuǎn)換器，其用于將所述光電探測器的輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓并輸出所轉(zhuǎn)換的電壓； 函數(shù)發(fā)生器，其用于提供具有預定頻率并與所述電流-電壓轉(zhuǎn)換器的輸出信號成比例的輸出； 延時器，其被布置在所述第二光路上，以提供用于反饋控制的預定時間延遲；以及聲光可調(diào)諧調(diào)制器，其用于接收所述函數(shù)發(fā)生器的輸出信號以及從所述延時器提供的光學信號作為輸入，并根據(jù)所述函數(shù)發(fā)生器的所述輸出信號的振幅來調(diào)制和輸出從所述延時器提供的所述光學信號。
2.如權(quán)利要求1所述的用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的裝置，其還包括: 放大器，其被布置在所述電流-電壓轉(zhuǎn)換器與所述函數(shù)發(fā)生器之間，以放大所述電流-電壓轉(zhuǎn)換器的輸出信號并提供所放大的輸出信號作為所述函數(shù)發(fā)生器的輸入信號。
3.如權(quán)利要求1所述的用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的裝置，其中，所述聲光可調(diào)諧調(diào)制器包括: 盤狀的壓電換能器，其具有第一通孔，所述第一通孔形成在所述壓電換能器的中心，且所述壓電換能器用于生成聲波； 圓錐形的電介質(zhì)椎體，其具有第二通孔，所述第二通孔形成在所述電介質(zhì)椎體的中心； 光纖，其被插入到所述第一通孔和所述第二通孔中以進行布置；以及 消音器，其與所述電介質(zhì)椎體間隔開預定距離，并與所述光纖耦接。
4.如權(quán)利要求1所述的用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的裝置，其中，所述脈沖激光器的波長是可變的。
5.如權(quán)利要求1所述的用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的裝置，其中，所述延時器的延遲時間處于50微秒和70微秒之間。
6.一種用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的方法，其包括: 接收脈沖激光器的輸出光，以使所述輸出光分支成第一光路和第二光路； 接收分支成所述第一光路的光，以根據(jù)光強度輸出第一電流； 將所述第一電流轉(zhuǎn)換成第一電壓； 提供具有預定頻率并與所述第一電壓成比例的第二電壓的輸出； 在所述第二光路上提供預定時間延遲； 接收所述第二電壓，以根據(jù)所述第二電壓的大小對所述第二光路的經(jīng)時間延遲的光學信號進行聲光調(diào)制并輸出。
7.如權(quán)利要求6所述的用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的方法，其還包括: 放大所述第一電壓。
8.如權(quán)利要求6所述的用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的方法，其中，所述脈沖激光器的波長是可變的。
9.如權(quán)利要求6所述的用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的方法，其中，所述延遲時間處于50微米和70微秒之間。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的裝置及方法。所述用于穩(wěn)定脈沖激光器輸出的裝置包括：定向耦合器，其用于接收脈沖激光器的輸出光并使輸出光分支成第一光路和第二光路；光電探測器，其用于接收分支成第一光路的光，以便根據(jù)光的強度輸出電流；電流-電壓轉(zhuǎn)換器，其用于將光電探測器的輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓并輸出電壓；函數(shù)發(fā)生器，其用于提供具有預定頻率并與電流-電壓轉(zhuǎn)換器的輸出信號成比例的輸出；延時器，其被布置在第二光路上并提供用于反饋控制的預定時間延遲；以及聲光可調(diào)諧調(diào)制器，其接收函數(shù)發(fā)生器的輸出信號以及延時器的光學信號輸出作為輸入，根據(jù)函數(shù)發(fā)生器的輸出信號的振幅調(diào)制延時器的光學信號，并輸出調(diào)制結(jié)果。
【IPC分類】H01S3-13, H01S3-10
【公開號】CN104685733
【申請?zhí)枴緾N201380048639
【發(fā)明人】洪起碩, 李東勛, 樸盛鐘, 樸承男, 金承寬
【申請人】韓國標準科學研究院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年9月27日
【公告號】US20150214693, WO2014054869A1