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低噪声单频可调谐光纤激光器

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光纤激光器是光纤通信中最具前途的一种光源,其中稳频光纤激光器在过去的二十年得到了长足发展,其在分布式传感、相干光通信、雷达等领域有着广泛应用。在众多获得稳频光纤激光...

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光纤激光器是光纤通信中最具前途的一种光源,其中稳频光纤激光器在过去的二十年得到了长足发展,其在分布式传感、相干光通信、雷达等领域有着广泛应用。在众多获得稳频光纤激光输出的方法中,利用分布布拉格反射是较为常用的一种,这带来了稳频光纤激光器具有窄线宽、频率可调、相干长度长以及噪声低等性能。在过去二十年里,阵列式及分布式的光纤传感技术得到了广泛的应用,尤其是在桥梁、建筑物、公路和石油化工等领域,一般可以满足各种的民用监测的需求。稳频光纤激光器的使用使该技术专门针对超远距离、超高精度和超高敏感度市场应用,例如石油勘探、军事国防、管道监控、激光雷达和海底通信等,借用微波雷达上的连续波调频(FMCW)技术可对超远距离的目标进行高精度的相干探测,从而会改变市场对光纤传感、激光雷达和激光测距等固有观念。利用光纤本身直接传感,完全可以构建低成本的分布式传感网络,具有巨大的经济效益和现实意义。目前,北美和欧洲有十几家公司正在开发此类激光器,其研发工作已进行了十多年,已开发出了多种形式的低噪声激光器。但仍未完全达到系统开发商对激光器低噪声、抗震性、波长调谐范围和价格的要求。在绝大多数传感系统中最重要的频率测量范围1-100Hz内,多数的商用激光器都有很高的相位(频率)噪声。特别是在1Hz附近,受1/f噪声的影响,目前这些公司所有产品的相位噪声均超过50 rad/sqrt(Hz)/m OPD。这一噪声指标严重影响了测量系统在低频段的测量精度和分辨率,对许多高精度测量系统是不可以接受的。而我公司的产品在1Hz附近可达到5-10 rad/sqrt(Hz)/m OPD,远远优于国外同类产品的水平。出于增加系统容量、降低硬件成本以及增加可靠性的目的,在实用化的系统中,多数传感器生产厂家采用了波分复用的系统。这要求每个低噪声稳频激光器的中心波长可调。波长调谐范围越宽越好,并且波长转换的时间越短越好。但是,目前多数激光器无法达到满意的调谐范围或调谐速度。而一些波长可快速调谐的激光器,又无法满足低噪声或抗震动的要求。一般国外激光器的波长可调谐范围是0.3nm,而我们的激光器可达到3~4nm的波长调谐范围。