掺铒光纤锁模振荡器与Nd∶YVO 4 固体皮秒振荡器的脉冲同步技术
发布时间：2021-12-31 23:21
研究了Nd∶YVO4固体皮秒振荡器与掺铒光纤锁模振荡器的脉冲同步技术,为光参量放大、中红外产生等应用奠定了实验基础。实验采用光电二极管分别探测一台商售1064 nm Nd∶YVO4固体皮秒振荡器和一台自制1555 nm掺铒光纤锁模振荡器的脉冲重复频率,通过混频、低通滤波等电路处理得到了两台激光器重复频率的相对误差,并将该误差信号反馈至内置于1555 nm掺铒光纤锁模振荡器中用于精调腔长的压电陶瓷和粗调腔长的步进电机上,实现了两台激光器重复频率的同步。本实验中的同步装置具有结构简单、集成度高、可靠性高的特点。
【文章来源】：中国激光. 2020,47(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
实验结果。
实验装置如图1(a)、(b)所示,主要包含一台输出波长为1064 nm的Nd∶YVO4固体皮秒激光器(为重复频率锁定提供参考信号)、一台1555 nm掺铒光纤锁模振荡器(需要将其重复频率锁定至参考信号上)和光电二极管PD1、PD2(将两台激光器输出的光学脉冲重复频率信号转化为电学射频信号)。重复频率信号经混频器混频和低通滤波器滤波后,可得到两台激光器重复频率的相对误差信号。该误差信号经过比例、积分和高压放大后,可得到高压反馈信号。掺铒光纤锁模振荡器重复频率的反馈控制分为粗调和精调两个环节。当激光器所处环境温度变化较大,且误差信号的反馈量超出了精调的控制范围时,通过步进粗调的方式实现大范围的重复频率调节。如图1(b)所示,在高压放大器的输出端并联采样电阻R1和R2,R2上的采样电压为压电陶瓷PZT上高压反馈信号的1/50。当误差信号处于精调带宽内时,R2上的采样电压范围为1～1.6 V。当R2上的采样电压不在该范围时,由现场可编程门阵列FPGA驱动步进电机,对准直器COL2的位置(即腔长)进行粗调,直到R2上的采样电压处于1～1.6 V范围内。在精调方面,将高压反馈信号连接至腔内的PZT上,由PZT对准直器COL1的位置(即腔长)进行精确调节。其中,步进电机的最大行程为12.7 mm,相应的重复频率的最大调节量300 kHz;PZT的最大行程为110 μm,相应的重复频率的最大调节量为800 Hz。Nd∶YVO4固体皮秒激光器的中心波长为1064 nm,脉冲宽度约为10 ps,中心重复频率f′为87.59275 MHz。重复频率fr在60 h内的漂移曲线如图1(c)所示。由图1(c)可以看出,重复频率随外界环境的变化十分规律,以24 h为周期连续变动,重复频率变化范围为-2.5～2.5 kHz。图1(c)插图所示为重复频率波动斜率最大时的情况,在60 s内重复频率瞬时变化量接近25 Hz。
【参考文献】：
期刊论文
[1]60 nJ, 95 fs environmentally stable Er-doped fiber laser system[J]. 罗鹏,郝强,付寒梅,曾和平. Chinese Optics Letters. 2019(06)
[2]全正色散非线性放大环形镜保偏掺镱光纤激光器[J]. 赵翔,刘洋,周廉,欧阳诚,谢戈辉,罗大平,朱志伟,顾澄琳,李文雪. 中国激光. 2019(05)
[3]非线性放大环形镜被动锁模光纤激光器重复频率精确锁定研究[J]. 杨松,郝强,曾和平. 中国激光. 2018(08)
本文编号：3561173
【文章来源】：中国激光. 2020,47(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
实验结果。
实验装置如图1(a)、(b)所示,主要包含一台输出波长为1064 nm的Nd∶YVO4固体皮秒激光器(为重复频率锁定提供参考信号)、一台1555 nm掺铒光纤锁模振荡器(需要将其重复频率锁定至参考信号上)和光电二极管PD1、PD2(将两台激光器输出的光学脉冲重复频率信号转化为电学射频信号)。重复频率信号经混频器混频和低通滤波器滤波后,可得到两台激光器重复频率的相对误差信号。该误差信号经过比例、积分和高压放大后,可得到高压反馈信号。掺铒光纤锁模振荡器重复频率的反馈控制分为粗调和精调两个环节。当激光器所处环境温度变化较大,且误差信号的反馈量超出了精调的控制范围时,通过步进粗调的方式实现大范围的重复频率调节。如图1(b)所示,在高压放大器的输出端并联采样电阻R1和R2,R2上的采样电压为压电陶瓷PZT上高压反馈信号的1/50。当误差信号处于精调带宽内时,R2上的采样电压范围为1～1.6 V。当R2上的采样电压不在该范围时,由现场可编程门阵列FPGA驱动步进电机,对准直器COL2的位置(即腔长)进行粗调,直到R2上的采样电压处于1～1.6 V范围内。在精调方面,将高压反馈信号连接至腔内的PZT上,由PZT对准直器COL1的位置(即腔长)进行精确调节。其中,步进电机的最大行程为12.7 mm,相应的重复频率的最大调节量300 kHz;PZT的最大行程为110 μm,相应的重复频率的最大调节量为800 Hz。Nd∶YVO4固体皮秒激光器的中心波长为1064 nm,脉冲宽度约为10 ps,中心重复频率f′为87.59275 MHz。重复频率fr在60 h内的漂移曲线如图1(c)所示。由图1(c)可以看出,重复频率随外界环境的变化十分规律,以24 h为周期连续变动,重复频率变化范围为-2.5～2.5 kHz。图1(c)插图所示为重复频率波动斜率最大时的情况,在60 s内重复频率瞬时变化量接近25 Hz。
【参考文献】：
期刊论文
[1]60 nJ, 95 fs environmentally stable Er-doped fiber laser system[J]. 罗鹏,郝强,付寒梅,曾和平. Chinese Optics Letters. 2019(06)
[2]全正色散非线性放大环形镜保偏掺镱光纤激光器[J]. 赵翔,刘洋,周廉,欧阳诚,谢戈辉,罗大平,朱志伟,顾澄琳,李文雪. 中国激光. 2019(05)
[3]非线性放大环形镜被动锁模光纤激光器重复频率精确锁定研究[J]. 杨松,郝强,曾和平. 中国激光. 2018(08)
本文编号：3561173
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