本發(fā)明屬于激光器領域，具體涉及一種用于激光線寬壓縮的并行分布反饋組件及其調控方法。

背景技術：

1、具有高光譜純度和低相位噪聲的窄線寬激光器在高速相干光通信和精密測量等各種應用中起著至關重要的作用。外腔反饋是實現激光器線寬壓縮的有效方法，主要包括固定外腔光反饋和分布反饋等技術手段。固定外腔反饋需嚴格滿足與激光器主腔的相位匹配條件，否則易引起跳模；分布反饋將在反饋波導中積累的瑞利后向散射信號反饋到激光器主腔中，通過對主腔信號相位的持續(xù)修飾，實現激光線寬的深度壓縮。然而，由于瑞利散射的光信號非常微弱，通常需要很長的散射介質方可累計足夠強度的反饋信號，如數百米長的普通單模光纖。此外，瑞利散射對配置參數和周圍環(huán)境的波動非常敏感，距離較遠的散射介質更容易受到環(huán)境變化的影響，這將影響基于分布反饋的窄線寬激光器的穩(wěn)定性。

技術實現思路

1、本發(fā)明提供一種用于激光線寬壓縮的并行分布反饋組件及其調控方法，以解決目前激光器利用分布反饋技術實現線寬壓縮時存在的反饋介質較長，容易受到外部環(huán)境影響，線寬壓縮效果和激光輸出穩(wěn)定性都較差的問題。

2、根據本發(fā)明的第一方面，提供一種用于激光線寬壓縮的并行分布反饋組件，包括分布式反饋結構，所述分布式反饋結構在接收到激光器主腔提供的激光信號后，將散射信號反饋回該激光器主腔，以對該激光信號進行線寬壓縮；

3、其中通過增大該分布式反饋結構的橫向面積，縮短該分布式反饋結構的軸向長度，來增加該分布式反饋結構同時反饋回該激光器主腔、用于線寬壓縮的有效光子數，從而提高激光線寬壓縮效果。

4、在一種可選的實現方式中，所述分布式反饋結構包括多根分布式反饋波導，該激光器主腔通過第一耦合器與該多根分布式反饋波導分別連接，所述多根分布式反饋波導在接收到該激光器主腔提供的激光信號后，將散射信號同時反饋回該激光器主腔，以增加該分布式反饋結構同時反饋回該激光器主腔、用于線寬壓縮的有效光子數；

5、相比于該激光器主腔與單根分布式反饋波導連接時的線寬壓縮效果，該激光器主腔與該多根分布式反饋波導分別連接，且該多根分布式反饋波導的總長等于該單根分布式反饋波導的長度時，線寬壓縮效果更好。

6、在另一種可選的實現方式中，所述多根分布式反饋波導的長度相同，所述散射信號為瑞利散射信號。

7、在另一種可選的實現方式中，所述多根分布式反饋波導可通過微納加工的方式進一步提高散射系數。

8、在另一種可選的實現方式中，所述多根分布式反饋波導的末端都打結。

9、在另一種可選的實現方式中，還包括光開關，且所述第一耦合器為至少一個，所述分布式反饋結構為模塊化波導，每個模塊化波導上均設有多根分布式反饋波導；該光開關的輸入端連接該激光器主腔，輸出端分別連接各個第一耦合器的第一端，各個第一耦合器上設有多個第二端，每個第一耦合器的各個第二端均用于連接對應的模塊化波導；

10、針對該激光器主腔提供的不同線寬的激光信號，該激光器主腔分別連接各個模塊化波導、以及各個模塊化波導的任意組合時，該激光信號可壓縮至對應的線寬；根據激光器主腔提供的激光信號線寬和要求壓縮至的目標線寬，確定該激光器主腔需連接的模塊化波導，然后根據確定的模塊化波導的個數以及各個第一耦合器上第二端的個數，選擇對應的第一耦合器與該光開關相連，選擇的第一耦合器上第二端的個數總和大于或者等于該確定的模塊化波導的個數。

11、根據本發(fā)明的第二方面，還提供一種上述用于激光線寬壓縮的并行分布反饋組件的調控方法，設單根分布式反饋波導的單位長度為l0，允許的單根分布式反饋波導的最大長度為m*l0，m為大于1的整數且為設定值，l0為大于0的任意數值；針對激光器主腔提供的不同線寬的激光信號，處理器在本地存儲有當該激光器主腔與該單根分布式反饋波導連接，且該單根分布式反饋波導的長度分別為1～m倍的單位長度l0時，該激光信號可壓縮至的第一線寬；

12、針對激光器主腔提供的不同線寬的激光信號，所述處理器在本地還存儲有該多根分布式反饋波導的總長分別為1～m倍的單位長度l0時，該多根分布式反饋波導對應的根數和平均長度組合，以及該激光器主腔與每個組合下的多根分布式反饋波導連接時，該激光信號可壓縮至的第二線寬；

13、其中針對該多根分布式反饋波導的總長為i倍的單位長度l0時的每個組合，該激光器主腔與該組合下的多根分布式反饋波導連接時，該激光信號可壓縮至的第二線寬小于該激光器主腔與長度為i*l0的單根分布式反饋波導連接時，該激光信號可壓縮至的第一線寬wi，并且大于該激光器主腔與長度為(i+1)*l0的單根分布式反饋波導連接時，該激光信號可壓縮至的第一線寬wi+1；i的取值范圍為[1,m]；針對該多根分布式反饋波導的總長為1～m倍的單位長度l0時的每個組合，將每個組合分別對應于一個模塊化波導；

14、所述處理器在接收到該激光器主腔提供的激光信號線寬和要求壓縮至的目標線寬后，按照以下步驟對該多根分布式反饋波導的根數和平均長度進行確定：

15、步驟s210、根據該激光器主腔提供的激光信號線寬，確定對應的各個第一線寬；將該目標線寬依次與該各個第一線寬進行比對，獲得與該目標線寬最接近且比該目標線寬大的第一線寬；確定與該獲得的第一線寬對應的單根分布式反饋波導的長度k*l0；k的取值范圍為[1,m]，且其為任意整數；

16、步驟s220、確定該多根分布式反饋波導的總長為k*l0時，該多根分布式反饋波導對應的根數和平均長度組合，并查找出與該確定的組合對應的第二線寬；

17、步驟s230、將該目標線寬分別與查找出的第二線寬進行比對，獲得與該目標線寬最接近的第二線寬，將獲得的第二線寬對應組合下的根數和平均長度作為該多根分布式反饋波導的根數和平均長度。

18、在一種可選的實現方式中，設該第一耦合器允許連接的分布式反饋波導的最大根數為n，針對該激光器內腔提供的激光信號，按照以下步驟確定該多根分布式反饋波導的總長分別為1～m倍的單位長度l0時，該多根分布式反饋波導對應的根數和平均長度組合：

19、步驟s110、針對激光器主腔提供的激光信號，確定該激光器主腔與長度為(i+1)*l0的單根分布式反饋波導連接時，該激光信號可壓縮至的第一線寬wi+1；i的取值范圍為[1,m]，且其初始值為1，m為設定值；

20、步驟s120、確定在該多根分布式反饋波導的根數為j，每根分布式反饋波導的平均長度為i*l0/j，該激光器主腔與該j根分布式反饋波導連接時，該激光信號可壓縮至的線寬wi,j，判斷該線寬wi,j是否大于線寬wi+1，若是，則將該根數j和平均長度i*l0/j組合作為該多根分布式反饋波導的總長為i*l0時，該多根分布式反饋波導對應的一個根數和平均長度組合，將該線寬wi,j作為該組合下的第二線寬，此后將j++，返回執(zhí)行步驟s120，否則，將j置為初始值，i++，返回執(zhí)行步驟s110，其中j的取值范圍為[2,n]，且其初始值為2。

21、在另一種可選的實現方式中，所述處理器在本地還存儲有激光器主腔與各個組合下的多根分布式反饋波導連接時，該多根分布式反饋波導會反饋回的散射信號的第二功率，以及該激光信號被壓縮至該目標線寬所需的散射信號的第一功率；

22、在所述處理器通過顯示屏輸出該多根分布式反饋波導的根數和平均長度后，還對該多根分布式反饋波導對應的第二功率以及該激光信號被壓縮至該目標線寬所需的散射信號的第一功率進行顯示，以使用戶根據該第一功率和第二功率的大小，對該多根分布式反饋波導中對應分布式反饋波導的長度進行調節(jié)，直至功率計上顯示的功率等于該第一功率相等，所述功率計用于測量該多根分布式反饋波導反饋回的散射信號的功率。

23、本發(fā)明的有益效果是：

24、1、本發(fā)明通過增大分布式反饋結構的橫向面積，縮短分布式反饋結構的軸向長度，可以使分布式反饋結構反饋回激光器主腔、用于線寬壓縮的有效光子數增多，如此增大了線寬壓縮時的相位干涉匹配概率，提高了激光器主腔提供的激光信號的線寬壓縮效果；此外，由于分布式反饋結構的軸向長度縮短，其受到外部環(huán)境的影響減小，非線性效應對線寬壓縮的影響減小，因此激光器最終輸出的激光信號更加穩(wěn)定；

25、2、本發(fā)明在多根分布式反饋波導的末端都打結，可以避免光纖端面的強反饋，對激光線寬造成影響；

26、3、本發(fā)明通過將多根分布式反饋波導模塊化，可以縮小分布反饋組件的體積，實現分布反饋組件集成化；通過預先獲取將激光信號從初始線寬壓縮至對應線寬，激光器主腔應連接的模塊化波導，再根據激光器主腔提供的激光信號線寬和要求壓縮至的目標線寬，來選擇與激光器主腔連接的模塊化波導，可以快速匹配到對應的模塊化波導，從而快速達到線寬壓縮效果；

27、4、本發(fā)明通過增設處理器，在處理器本地存儲該激光器主腔與該單根分布式反饋波導連接，且該單根分布式反饋波導的長度分別為1～m倍的單位長度l0時，該激光信號可壓縮至的第一線寬，該激光器主腔與該多根分布式反饋波導連接，且該多根分布式反饋波導的總長分別為1～m倍的單位長度l0時，該多根分布式反饋波導對應的根數和平均長度組合，以及該激光器主腔與每個組合下的多根分布式反饋波導連接時，激光信號可壓縮至的第二線寬，并且針對該多根分布式反饋波導的總長為i倍的單位長度l0時的每個組合，該激光器主腔與該組合下的多根分布式反饋波導連接時，該激光信號可壓縮至的第二線寬小于該激光器主腔與長度為i*l0的單根分布式反饋波導連接時，該激光信號可壓縮至的第一線寬wi，并且大于該激光器主腔與長度為(i+1)*l0的單根分布式反饋波導連接時，該激光信號可壓縮至的第二線寬wi+1，如此可以使單個模塊化波導以及各個模塊化波導的任意組合更具多樣性特性，從而使可壓縮至的線寬更具多樣性，用戶可以更加快速地選擇出匹配的模塊化波導，將激光信號快速壓縮至目標線寬；另外，在上述模塊化波導無法滿足壓縮需求時，還可以根據功率計顯示的功率大小，對模塊化波導中多根分布式反饋波導的長度進行調節(jié)，如此可以進一步提高壓縮效果的多樣化，從而可以快速實現非標準化線寬壓縮。