专利名称：一种激光器频率稳定度的测量方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光器频率稳定度测量技木，特别涉及一种激光器频率稳定度的測量方法和装置。
背景技术：
激光是ー种光频电磁波，它具有极好的相干性，与无线电波相似，易于调制；另外，激光器具有频率高，可利用频带宽，传送信息容量大，方向性好，传输距离远的优点，所以它是光传送信息的ー种很理想光源。它在光通信、光信息处理、光学测量领域起着越来越重要的作用。如精密干涉测量以激光波长作为“尺子”，利用光的干渉原理测定长度、角度、位移、速度等各种物理量，所以激光频率的准确度会直接影响测量的精度。在激光通信中，为了提高其接收灵敏度，一般采用相干的外差接收法，其激光频率稳定与否将直接影响接收的质 量。因此对激光器频率稳定度的測量就显得尤为重要。目前常用的激光器频率稳定度测量方法是将待测激光器与高稳定度的參考光源进行拍频，通过测量拍频频率得到待测光的频率，此方法要求參考光源比待测激光器的频率稳定度高出2个量级以上，限制了其在測量中的应用。除此之外，由于探测器响应速率的限制，此种方法无法对參考光源与待测激光器频差在几个GHz的频率稳定度进行直接測量，一般需通过和频、差频或參量振荡来改变待测激光频率。R. Krishna Mohan,T. Chang, M. Tian 等人发表在 Journal of Luminescence 的文早Ultra-wideband spectra 丄analysis using S2 technology给出了一种基于S2晶体的超宽带谱分析技术,但是未拓展此技术的具体应用领域。Merkel等人在2007年9月4日，申请号为US7265712B2，发明名称为“Method And Apparatus For Processing High Time-Bandwidth Signals Using AMaterial With Inhomogeneously Broadened Absorption Spectrum，，的发明专利中提供了一种基于晶体非均匀展宽吸收谱的距离检测方法，实现目标距离測量。以上两项技术均涉及基于晶体非均匀展宽吸收谱的信号处理技术，但没有将此技术拓展到激光器频率稳定度测量领域。
发明内容
本发明目的在于提供了一种基于光谱烧孔的激光器频率稳定度的測量方法和装置，克服了现有技术测量激光器频率稳定度需要高稳定度參考光源且与待测激光器频差小的缺陷。本发明装置简单，有利于满足在无高稳定度且与待测激光器频差小的參考光源下进行激光器频率稳定度测量的要求。本发明的技术方案是本发明提供了一种激光器频率稳定度的測量方法，该方法包括步骤I :选定用于频率定标的频率为fD的射频信号和设定采样时间τ的频率为fEF的射频信号；步骤2 :计算读激光器输出频率与时间的映射关系f (t)，得到光谱烧孔的频率与时间的映射关系fh(t)，其中读激光器是指用来产生啁啾光信号的激光器；将所述频率为fEF的射频信号调制到所述标称频率为f。的待测激光器上，形成载频为f;(t)的已调光信号，測量已调光信号边频光谱烧孔对应的时间t，得到所述已调光信号边频频率fb(t)，进ー步得到所述采样时间τ内第i次频率漂移量Λ ；ω ；步骤3 :将所述频率漂移量Λ fc(i)进行统计，实现所述采样时间τ内的所述待测激光器频率稳定度的測量。进ー步地，步骤I中先选定频率为fD频率定标射频信号，进行频率定标；然后选定频率为fKF的射频信号，设定采样时间τ ；进ー步地，步骤2中 根据读激光器的起始频率も和PZT调谐系数Y，得到幅度为U0的读激光器啁啾控制信号u(t)作用下的所述读激光器输出频率与时间的映射关系f(t) =f(|+YU(t)，令所述fh(t) =f(t)得到所述光谱烧孔的频率与时间的映射关系fh(t)，其中读激光器是指用来产生啁啾光信号的激光器；测量所述读激光器啁啾控制信号u(t)的N个周期内的所述已调光信号载波、第一上边瓣形成的光谱烧孔对应的时间t。，!、tb Γ** tc> tb, I*** tc,2N> tb,2N i e Z+;根据所述fh(t)得到所述待测激光器形成的光谱烧孔对应的频率f^tu) ,fh(tM)…fh(tc,i)、fh(\i)…>4(^2,Ν ;根据所述已调光信号载频れ⑴、第一上边瓣频率fb(t)与所述光谱烧孔对应的频率fh(t)的关系f Jtcu) = fh(tc；i) >fb(tb；i) = fh(\i)，得到 。，
i)>fb(tb;1)…fJD、fb(tM)…、fb(tb,2N);根据所述待测激光器输出频率的采样时间τ ~ if1 (U0) -if1 (U0-fEF/ Y ),进ー步得到所述采样时间τ内第i次频率漂移量Δ fc(i)=
fc、[c,2Hノ-fb、[b,2Hノ-;进一步地,步骤3中根据阿伦方差实现所述采样时间τ内的所述待测激光器频率稳定度Sf(T)的测量，=,统计次数N彡100 ；
f ./;IiVfr 2本发明提供了激光器频率稳定度的測量装置，该装置包括采样时间设定模块，用于选定用于频率定标和设定采样时间τ的频率分别为fD和fKF的射频信号；频率漂移量提取模块，用于计算读激光器输出频率与时间的映射关系f(t)，得到光谱烧孔的频率与时间的映射关系fh(t)，其中读激光器是指用来产生啁啾光信号的激光器；将所述频率为fKF的射频信号调制到所述标称频率为f。的待测激光器上，形成载频为fc(t)的已调光信号，測量所述已调光信号边频光谱烧孔对应的时间t，得到所述已调光信号边频频率fb(t)，进ー步得到所述采样时间τ内的频率漂移量Λ f。；频率稳定度计算模块，用于将所述频率漂移量进行统计，实现所述采样时间τ内的所述待测激光器频率稳定度的測量。进ー步地，所述定标与采样时间设定模块用于选定频率定标的频率为fD的射频信号和设定采样时间τ的频率为fKF的射频信号；进ー步地，所述频率漂移量提取模块包括写光源模块用于形成产生一束待测光信号；
信号输入模块用于将定标射频信号或射频信号调制到所述写光源模块产生的待测光信号上，形成定标已调光信号或已调光信号；读光源模块，其包括任意信号发生器和读激光器；所述读光源模块用于产生啁啾光信号探測光谱烧孔；光路模块，其包括半波片、偏振分束器和凸透镜；所述光路模块与材料模块用于将所述信号输入模块输出的定标已调光信号或已调光信号入射到稀土掺杂晶体中，同时也用于将所述读光源模块输出的一束啁啾光信号分为两束，其中一束啁啾光信号用于读出定标已调光信号或已调光信号的光谱烧孔，另一束啁啾光信号用于获得稀土掺杂晶体的背景吸收谱。所述用于读出定标已调光信号或已调光信号的光谱烧孔的一束啁啾光信号入射晶体形成的光斑与定标已调光信号或已调光信号入射晶体形成的光斑一致；所述用于读出稀土掺杂晶体的背景吸收谱的一束啁啾光信号入射晶体形成的光斑在定标已调光信号或已调光信号入射晶体形成的光斑附近；
信号输出模块，其包括光电探测器、差分信号处理器和A/D米样器；所述信号输出模块用于光电探測器探測经所述稀土掺杂晶体透射出的两束光通过差分信号处理器进行差分处理，最后在A/D采样器上获得所述定标已调光信号或已调光信号对应频率处的光谱烧孔。进ー步地，所述频率稳定度计算模块，用于将每个所述采样时间内的所述频率漂移量进行100次统计，实现所述采样时间内的所述待测激光器频率稳定度的測量。本发明的有益效果是选定用于频率定标的频率为fD的射频信号和设定采样时间τ的频率为fKF的射频信号；计算读激光器输出频率与时间的映射关系f(t)，得到光谱烧孔的频率与时间的映射关系fh(t)，其中读激光器是指用来产生啁啾光信号的激光器；将所述频率为fKF的射频信号调制到所述标称频率为f。的待测激光器上，形成已调光信号，测量已调光信号边频光谱烧孔对应的时间t，得到所述已调光信号边频频率fb(t)，进ー步得到所述采样时间τ内第i次频率漂移量Af。⑴；将所述频率漂移量进行统计,实现所述采样时间τ内的所述待测激光器频率稳定度的測量。本发明可直接获取待测激光器光谱烧孔处的频率；解决了现有技术中测量激光器频率稳定度需要高稳定度參考光源且与待测激光器频差小的问题，拓展了待测激光器频率与參考频率的频差范围，提高了激光器频率稳定度测量的准确性。
图I为本发明实施例中激光器频率稳定度的測量方法流程示意图；图2为本发明实施例中提取频率漂移量的方法流程示意图；图3为本发明实施例提供的激光器频率稳定度的測量装置结构示意图；图4为本发明实施例提供的频率定标和采样时间设定模块装置图；图5为本发明实施例提供的频率漂移量提取结构示意图；图6为本发明实施例提供的频率漂移量提取模块中写光源模块装置图；图7为本发明实施例提供的频率漂移量提取模块中信号输入模块装置图；图8为本发明实施例提供的频率漂移量提取模块中读光源模块装置图；图9为本发明实施例提供的频率漂移量提取模块中光路模块和材料模块装置图10为本发明实施例获得的处理后的定标已调光信号光谱烧孔；图11为本发明实施例获得的处理后的已调光信号光谱烧孔。其中，10-频率定标和采样时间设定模块100-射频信号发生器；20-频率漂移量提取模块210-写光源模块，2100-写激光器；220_信号输入模块，2200-电光相位调制器；230_读光源模块，2300-任意信号发生器和2301-读激光器；240-光路模块，2400-半波片、2401-偏振分束器和2402-凸透镜；250_材料模块，2500-稀土掺杂晶体；260_信号输出模块,261-光电探测器、262-差分信号处理器和263-A/D米样器；30-频率稳定度计算模块002、003、005、006、007和008为光束；001和004为电
信号。
具体实施例方式以下将參照图1-11对本发明的具体实施方式
进行说明。本发明实施例提供了一种激光器频率稳定度的測量方法，如图I所示，具体包括下列步骤步骤一、选定用于频率定标的频率为fD的射频信号和设定采样时间τ的频率为fEF的射频信号；其中，步骤一中频率定标和采样时间设定方法具体包括先选定频率为fD频率定标射频信号，进行频率定标；然后选定频率为fKF的射频信号，设定采样时间τ ;步骤ニ、计算读激光器输出频率与时间的映射关系f (t)，得到光谱烧孔的频率与时间的映射关系fh(t)，其中读激光器是指用来产生啁啾光信号的激光器；将所述频率为fKF的射频信号调制到所述标称频率为f。的待测激光器上，形成载频为f；(t)的已调光信号，測量所述已调光信号边频光谱烧孔对应的时间t，得到所述已调光信号边频频率fb(t)，进ー步得到所述采样时间τ内第i次频率漂移量Λ ；ω ；其中，如图2所示，步骤ニ中频率漂移量提取方法具体包括下列步骤步骤I、利用标称频率为f。的待测激光器产生一束待测光信号；步骤2、判断是否用于频率定标，如果是，则将选定频率为fD的射频信号调制到所述写光源模块产生的标称频率为f。的待测光信号上，形成定标已调光信号；否则，将选定频率为fKF的射频信号调制到所述写光源模块产生的标称频率为f。的待测光信号上，形成载频为f；(t)的已调光信号；步骤3、将选定的周期为T、幅度为U0的读激光器啁啾读激光器啁啾控制信号去控制读激光器，产生一束啁啾光信号；步骤4、经光路控制将定标已调光信号或已调光信号入射到稀土掺杂晶体中，同时将所述啁啾光信号分为两束，其中一束啁啾光信号入射晶体的光斑与所述定标已调光信号或已调光信号入射晶体的光斑一致，用于读出所述定标已调光信号形成的光谱烧孔或已调光信号形成的光谱烧孔；另一束入射晶体的其它处，用于获得所述稀土掺杂晶体的背景吸收谱；步骤5、用光电探测器探測经所述稀土掺杂晶体透射出的两束光，并对所述光电探测器输出的信号进行采样，获得所述定标已调光信号形成的光谱烧孔或已调光信号形成的光谱烧孔；步骤6、判断是否用于频率定标，如果是，则测量定标已调光信号形成的光谱烧孔的光载波、第一上边瓣形成光谱烧孔处的时间t。、tb，然后顺序执行步骤7 ;否则，測量已调光信号形成的光谱烧孔的光载波、第一上边瓣形成光谱烧孔处的时间セ。、、，执行步骤8;步骤7、根据所述光载波形成的光谱烧孔处的频率fh(t。)与所述第一上边瓣形成的光谱烧孔处的频率fh(tb)的频率差Λν = fh(tc)-fh(tb) = -fD，以及扫描光载波与第一上边瓣形成光谱烧孔处的电压差Au = u(U-Iiab)，计算所述读激光器的PZT调谐系数
f = I^，得到读激光器啁啾控制信号u(t)作用下的所述起始频率为も读激光器输出频率与
时间的映射关系f(t) = f0+ Y U(t);令所述fh(t) = f (t)得到所述光谱烧孔的频率与时间的映射关系fha)，然后返回步骤I ;步骤8、測量所述读激光器啁啾控制信号u(t)的N个周期内的所述已调光信号载波、第一上边瓣形成的光谱烧孔对应的时间i e Z+ ；
·
步骤9、根据所述fh(t)得到所述待测激光器形成的光谱烧孔对应的频率、fh(tb，i)…fh(tcu)、4(\ )…fh(t。，； )、4(\2Ν);根据所述已调光信号载频fe(t)、第一上边频频率fb(t)与所述光谱烧孔对应的频率fh(t)的关系=fh(tb, i)，得到 fc (tCjl)、fb (tb，i)…f。(t。，i)、fb (tb，i)…f。(tc,2N)、fb (tb,2N);根据所述待测激光器输出频率的采样时间τ if1 (Utl)-If1 (UtTflff/Y)，进ー步得到所述采样时间τ内第i次频率漂移量 Δ ；⑴=fc(tc,;步骤三、将所述频率漂移量Λれ⑴进行统计，实现所述采样时间τ内的所述待测激光器频率稳定度的測量。其中，步骤三中待测激光器频率稳定度的測量方法具体包括根据阿伦方差实现
所述采样时间τ内的所述待测激光器频率稳定度Sf(T)的測量，ち(わ=丄丄5&し》
fc N Tt 2
统计次数N彡100。本发明实施例提供了一种激光器频率稳定度的測量装置，如图3所示，本发明实施例提供的激光器频率稳定度的測量装置包括频率定标与采样时间设定模块10、频率漂移量提取模块20和频率稳定度计算模块30。频率定标与采样时间设定模块10，用于选定频率定标的频率为fD的射频信号和设定采样时间τ的频率为fKF的射频信号；还需说明的是频率定标与采样时间设定模块10具体装置如图4所示；频率定标与米样时间设定模块10用于产生射频信号001 ；频率漂移量提取模块20，与频率稳定度计算模块30连接，用于提取激光器频率漂移量，具体包括写光源模块210、信号输入模块220、读光源模块230、光路模块240、材料模块250和信号输出模块260，如图5所示；其中，写光源模块210，与信号输入模块220连接，用于利用待测激光器211产生ー束待测光信号；还需说明的是写光源模块210具体装置如图6所示；写光源模块210用于形成待测光信号002 ；
信号输入模块220,与写光源模块210连接,用于将射频信号发生器100产生的定标射频信号或射频信号经电光相位调制器221调制到写光源模块210产生的待测光信号上，形成定标已调光信号或已调光信号；还需说明的是信号输入模块220具体装置如图7所示；信号输入模块220用于形成定标已调光信号或已调光信号003 ；电光相位调制器2200将射频信号发生器100产生的定标射频信号或射频信号调制在待测激光器2100输出的待测光信号002上，形成定标已调光信号或已调光信号003 ；读光源模块230，与光路模块240连接，用于产生啁啾光信号探測光谱烧孔；还需说明的是读光源模块230具体装置如图8所示；读光源模块230具体包括任意信号发生器2300和读激光器2301，用于产生啁啾光信号;光路模块240，与信号输入模块220、读光源模块230和材料模块250连接，用于将信号输入模块220输出的定标已调光信号或已调光信号经过光路241入射到材料模块250中的稀土掺杂晶体251中，同时也用于将读光源模块230输出的一束啁啾光信号经光路241分为两束，其中一束啁啾光信号入射晶体251形成的光斑与定标已调光信号或已调光信号入射晶体形成的光斑一致；另一束啁啾光信号入射晶体形成的光斑在定标已调光信号或已调光信号入射晶体形成的光斑附近；材料模块250，与光路模块240和信号输出模块260连接，用于在光路模块240输出的定标已调光信号或已调光信号入射稀土掺杂晶体251时，在稀土掺杂晶体251中形成定标已调光信号的光谱烧孔或已调光信号的光谱烧孔；一束啁啾光信号入射晶体251形成的光斑与定标已调光信号或已调光信号入射晶体251形成的光斑一致，用于读出定标已调光信号或已调光信号的光谱烧孔；另一束啁啾光信号入射晶体251形成的光斑在定标已调光信号或已调光信号入射晶体251形成的光斑附近，用于获得稀土掺杂晶体251的背景吸收谱；还需说明的是光路模块240与材料模块250具体装置如图9所示；光路模块240与材料模块250具体包括半波片2400、偏振分束器2401、凸透镜2402、稀土掺杂晶体2500 ；定标已调光信号或已调光信号003经过2402聚焦到稀土掺杂晶体2500，在稀土掺杂晶体2500中形成定标已调光信号或已调光信号003形成的光谱烧孔；啁啾光信号005通过半波片2400和偏振分束器2401分为两束，分别为007与008，其中，光束007用于读出定标已调光信号或已调光信号003形成的光谱烧孔,光束008用于获得稀土掺杂晶体2500的背景吸收谱。光束007照射晶体形成的光斑与定标已调光信号或已调光信号003入射晶体形成的光斑一致；光束008照射晶体形成的光斑在定标已调光信号或已调光信号003入射晶体形成的光斑附近；信号输出模块260，与材料模块250连接，用于光电探测器261探测经材料模块250透射出的两束光通过差分信号处理器262进行差分处理，最后在A/D采样263上获得所述定标已调光信号或已调光信号形成的光谱烧孔。还需说明的是信号输出模块260具体装置包括光电探测器261、差分信号处理器262和A/D采样器263 ;光电探测器探测经所述稀土掺杂晶体透射出的两束光007和008，、并对所述光探测器输出的信号进行差分信号处理，在A/D采样器263上获得所述光信号的光谱烧孔。频率稳定度计算模块30，用于将所述频率漂移量进行统计，实现所述采样时间内的所述待测激光器 频率稳定度的測量。本发明实施例以采样时间τ = 3. Ims为例对本发明进行详细说明本发明实施例使用仪器说明如表I所示。表I使用仪器说明
本发明实例具体步骤I、先选定频率为fD = IOOMHz频率定标射频信号，进行频率定标；利用标称频率为f。的待测激光器产生一束待测光信号；将选定频率为fD的射频信号调制到所述写光源模块产生的标称频率为f。的待测光信号上，形成定标已调光信号；将选定的周期为T = 200m、幅度为U0 = 170mV的读激光器余弦啁啾读激光器啁啾控制信号去控制读激光器，产生一束啁啾光信号；经光路控制将定标已调光信号入射到稀土掺杂晶体中，同时将所述啁啾光信号分为两束，其中一束啁啾光信号入射晶体的光斑与所述定标已调光信号入射晶体的光斑一致，用于读出所述定标已调光信号形成的光谱烧孔；另一束入射晶体的其它处，用于获得所述稀土掺杂晶体的背景吸收谱；用光电探测器探測经所述稀土掺杂晶体透射出的两束光，并对所述光电探测器输出的信号进行采样，获得所述定标已调光信号形成的光谱烧孔；測量定标已调光信号形成的光谱烧孔的光载波、第一上边瓣形成光谱烧孔处的时间t。、tb ;根据光载波形成的光谱烧孔处的频率f。与第一上边瓣形成的光谱烧孔处的频率f；+fD的频率差Λ V = -fD,以及扫描光载波与第一上边瓣形成光谱烧孔处的电压差Au = UQcos(10 · tc)-U0Cos (10 η · tb),计算所述读激光器的PZT调谐系数
a
^^^!^^-/^/—/，得到读激光器啁啾控制信号“セ)作用下的所述起始频率为&读激
光器输出频率与时间的映射关系f(t) =f0+yu(t);令所述fh(t) =f(t)得到所述光谱烧孔的频率与时间的映射关系fh(t)，实验获得信号处理后如图10所示；2、将选定频率为fKF = 500MHz的射频信号调制到所述写光源模块产生的标称频率为f。的待测光信号上，形成已调光信号，进而设定采样时间τ ^u^^-u-HUo-Wy)=
3.Ims ;测量所述读激光器啁啾控制信号u(t)的N个周期内的所述已调光信号载波、第一上边瓣形成的光谱烧孔对应的时间i e Z+ ;根据所述fh(t)得到所述待测激光器形成的光谱烧孔对应的频率4(^。,1)、fh(tb，i)…fh(tcu)、fh(tb，i)…fh(t。，2N)>fh(tb,2N);根据所述已调光信号载频第一上边频频率fb(t)与所述光谱烧孔对应的频率fh(t)的关系f。(セ。パ)=fh(tc；i) >fb(tb；i)
^b(tM)…、^(^,2Ν);进ー步得到所述采样时间τ内第i次频率漂移量Δ ；⑴=fC (^c,2i-l) _fb (^b, 2i-l) _fRF^实验获得彳目号处理后如图I!所不。3、根据阿伦方差实现所述釆样时间τ内的所述待测激光器频率稳定度Sf(T)的測量，=丄丨，统计次数N = 100 ；本发明实施例对采样时间τ =3. Ims激光器频率稳定度结果Sf(T) ^ I. 19X10'
权利要求
1.一种激光器频率稳定度的测量方法，其特征在于，该方法包括 步骤I :选定用于频率定标的频率为fD的射频信号和设定采样时间T的频率为fRF的射频信号； 步骤2 :计算读激光器输出频率与时间的映射关系f(t)，得到光谱烧孔的频率与时间的映射关系fh(t)，其中读激光器是指用来产生啁啾光信号的激光器；将所述频率为fKF的射频信号调制到标称频率为f。的待测激光器上，形成载频为f。(t)的已调光信号，测量所述已调光信号边频光谱烧孔对应的时间t，得到所述已调光信号边频频率fh(t)，进一步得到所述采样时间T内第i次频率漂移量Af。⑴; 步骤3:将所述频率漂移量Af。⑴进行统计，实现所述采样时间T内的待测激光器频率稳定度的测量。
2.如权利要求I所述的测量方法，其特征在于，步骤I中先选定频率为fD频率定标射频信号，进行频率定标；然后选定频率为fKF的射频信号，设定采样时间T。
3.如权利要求I所述的测量方法，其特征在于，步骤2中根据读激光器的起始频率&和PZT调谐系数Y，得到幅度为Utl的读激光器啁啾控制信号u (t)作用下的所述读激光器输出频率与时间的映射关系f (t) = fd+Yu(t),令所述fh(t) = f(t)得到所述光谱烧孔的频率与时间的映射关系fh(t)，其中读激光器是指用来产生啁啾光信号的激光器；测量所述读激光器啁啾控制信号U(t)的N个周期内的所述已调光信号载波、第一上边瓣形成的光谱烧孔对应的时间 t。」、tby tc, i、tb,广* tc，2N、tb,2N，i G Z ； 根据所述fh(t)得到所述待测激光器形成的光谱烧孔对应的频率fhdi)、fjtbj-fhHfh(tb,2N);根据所述已调光信号载频fe(t)、第一上边瓣频率fb(t)与所述光谱烧孔对应的频率fh(t)的关系Hi) = fh(tc；i) > fb(tb；i) =4(\),得到Kkl)、fb (tIU)…I(tM)、S(tM) '^fc(tCj2N)、fbhbj);根据所述待测激光器输出频率的采样时间T If1 (Utl)-If1 (UtTflff/Y)，进一步得到所述采样时间T内的第i次频率漂移量 Afc ⑴=fcUfbU-f^。
4.如权利要求I所述的测量方法，其特征在于，步骤3中根据阿伦方差实现所述采样时间T内的所述待测激光器频率稳定度Sf (I)的测量，统计次数 L'Nfl 2N ^ 100。
5.一种激光器频率稳定度的测量装置，其特征在于，该装置包括 频率定标与采样时间设定模块(10)，用于选定频率定标的频率为fD的射频信号和设定采样时间T的频率为fRF的射频信号； 频率漂移量提取模块(20)，用于计算读激光器输出频率与时间的映射关系f(t)，得到光谱烧孔的频率与时间的映射关系fh(t)，其中读激光器是指用来产生啁啾光信号的激光器；将所述频率为fKF的射频信号调制到所述标称频率为f。的待测激光器上，形成载频为fc(t)的已调光信号，测量所述已调光信号边频光谱烧孔对应的时间t，得到所述已调光信号边频频率fb(t)，进一步得到所述采样时间T内第i次频率漂移量A f。⑴； 频率稳定度计算模块(30)，用于将所述频率漂移量Af 。⑴进行统计，实现所述采样时间T内的所述待测激光器频率稳定度的测量。
6.如权利要求5所述测量装置，其特征在于，所述频率漂移量提取模块(20)包括 写光源模块(210)用于形成产生一束待测光信号； 信号输入模块(220)用于将定标射频信号或射频信号调制到所述写光源模块产生的待测光信号上，形成定标已调光信号或已调光信号； 读光源模块(230)，其包括任意信号发生器(2300)和读激光器(2301);所述读光源模块(230 )用于产生啁啾光信号(005 )探测光谱烧孔； 光路模块(240 )，其包括半波片(2400 )、偏振分束器(2401)和凸透镜(2402 );所述光路模块(240)与材料模块(250)用于将所述信号输入模块(220)输出的定标已调光信号或已调光信号入射到稀土掺杂晶体中，同时也用于将所述读光源模块(230)输出的一束啁啾光信号分为两束，其中一束啁啾光信号用于读出定标已调光信号或已调光信号的光谱烧孔，另一束啁啾光信号用于获得稀土掺杂晶体的背景吸收谱。所述用于读出定标已调光信号或已调光信号的光谱烧孔的一束啁啾光信号入射晶体形成的光斑与定标已调光信号或已调光信号入射晶体形成的光斑一致；所述用于读出稀土掺杂晶体的背景吸收谱的一束啁啾光信号入射晶体形成的光斑在定标已调光信号或已调光信号入射晶体形成的光斑附近；信号输出模块(260),其包括光电探测器(261)、差分信号处理器(262)和A/D米样器(263);所述信号输出模块(260)用于光电探测器(261)探测经所述稀土掺杂晶体透射出的两束光通过差分信号处理器(262 )进行差分处理，最后在A/D采样器(263 )上获得所述定标已调光信号或已调光信号对应频率处的光谱烧孔。
7.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述频率稳定度计算模块(30)用于将每个所述采样时间内的所述频率漂移量进行100次统计，实现所述采样时间内的所述待测激光器频率稳定度的测量。
全文摘要
本发明公开了一种激光器频率稳定度的测量方法和装置，该方法包括选定用于频率定标的频率为的射频信号和设定采样时间τ的频率为的射频信号；计算读激光器输出频率与时间的映射关系，得到光谱烧孔的频率与时间的映射关系；将所述频率为的射频信号调制到所述标称频率为的待测激光器上，形成载频为的已调光信号，测量已调光信号边频光谱烧孔对应的时间t，得到所述已调光信号边频频率，进而得到所述采样时间τ内的第i次频率漂移量；将频率漂移量进行统计，实现所述采样时间τ内的所述待测激光器频率稳定度的测量。通过本发明解决了现有技术中测量激光器稳定度需要超高稳定度且与待测激光器频差小的参考光源的问题。
文档编号G01J11/00GK102680118SQ201210154450
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者张双根, 王伟, 陈雷, 马秀荣 申请人:天津理工大学