一種基于毛細(xì)管的布里淵散射動(dòng)態(tài)光柵產(chǎn)生裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光柵產(chǎn)生裝置及方法，具體涉及一種布里淵散射動(dòng)態(tài)光柵產(chǎn)生裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜信號(hào)測(cè)量是光學(xué)測(cè)量和檢測(cè)過(guò)程中最常用的測(cè)量手段，廣泛應(yīng)用于光通信、國(guó)防、航空航天、環(huán)保及材料等領(lǐng)域。在光譜信號(hào)測(cè)量中必須利用光纖光柵進(jìn)行信號(hào)的選取，在測(cè)量的參數(shù)中，測(cè)量分辨率是光譜測(cè)量的最主要的技術(shù)指標(biāo)。由于受到光柵刻痕密度和光束孔徑等參數(shù)的限制，使得基于傳統(tǒng)光柵的光譜儀分辨率最高僅為幾個(gè)Pm ;相比傳統(tǒng)光柵光譜儀，掃描法布里-珀羅干涉儀雖能提供較高光譜分辨率，但它的波長(zhǎng)測(cè)量范圍和光譜分辨率是一對(duì)矛盾參數(shù)，無(wú)法在寬波長(zhǎng)范圍情況下獲得較高的光譜分辨率。近年來(lái)，傳統(tǒng)光譜儀的分辨率已經(jīng)逐漸不能滿足新技術(shù)的發(fā)展需求，成為新興領(lǐng)域發(fā)展的一大瓶頸。新涌現(xiàn)出來(lái)的應(yīng)用需求對(duì)現(xiàn)有光譜儀的分辨率提出了挑戰(zhàn)，因此探索新型的光譜分析機(jī)理，發(fā)展超高分辨光譜測(cè)量技術(shù)就成了一種必然趨勢(shì)和目前迫切需要解決的問(wèn)題。
[0003]近年來(lái)，光纖中的布里淵動(dòng)態(tài)光柵因具有全光產(chǎn)生、參數(shù)靈活可控的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛研究應(yīng)用于全光信號(hào)處理、光纖傳感、微波光子學(xué)、光學(xué)存儲(chǔ)和光纖特性表征等，引起研究人員的高度重視。董永康等研究人員提出的發(fā)明專利基于布里淵動(dòng)態(tài)光柵的光譜分析裝置及其分析方法，申請(qǐng)?zhí)?01310231671.4，利用普通單模光纖產(chǎn)生布里淵動(dòng)態(tài)光柵進(jìn)行光譜分析；董永康等研究人員提出的發(fā)明專利基于受激布里淵散射動(dòng)態(tài)光柵的微波光子濾波器及其濾波方法，申請(qǐng)?zhí)?01310233987.7，利用保偏光纖產(chǎn)生布里淵動(dòng)態(tài)光柵進(jìn)行微波光子濾波設(shè)計(jì)。目前，他們都是利用普通單模光纖或者保偏光纖產(chǎn)生布里淵動(dòng)態(tài)光柵，這些布里淵動(dòng)態(tài)光柵的研究與開(kāi)發(fā)都是集中在固定頻率栗浦光產(chǎn)生固定光柵，因此，其反射波長(zhǎng)也是固定的，限制了在高分辨率光譜分析技術(shù)中的應(yīng)用。近年來(lái)，在激光技術(shù)、電子技術(shù)及新型光電探測(cè)元件發(fā)展的推動(dòng)下，光譜分辨率和動(dòng)態(tài)范圍都提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，在利用普通單模光纖或者保偏產(chǎn)生的布里淵動(dòng)態(tài)光柵很難滿足這些新的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于毛細(xì)管的布里淵散射動(dòng)態(tài)光柵產(chǎn)生裝置及方法，不僅能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的布里淵動(dòng)態(tài)光柵，而且能夠獲得高精度可調(diào)諧的動(dòng)態(tài)光柵柵距等參數(shù)。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明提供了一種基于毛細(xì)管的布里淵散射動(dòng)態(tài)光柵產(chǎn)生裝置，包括兩條光路，一條光路為依次連接的激光器、親合器、放大器、第一偏振控制器和非線性光纖，另一條從所述耦合器出發(fā)依次連接第二偏振控制器、調(diào)制器、偏振合束器最后回到非線性光纖，還包括同步控制器，所述同步控制器與激光器相連的同時(shí)通過(guò)微波信號(hào)源連接所述調(diào)制器；所述非線性光纖是以毛細(xì)管為載體的光纖，所述毛細(xì)管內(nèi)部填充有折射內(nèi)芯。
[0006]由于布里淵動(dòng)態(tài)光柵本質(zhì)上是由相干聲波場(chǎng)激發(fā)的折射率光柵，一般是栗浦光I和栗浦光2，其頻率差等于光纖布里淵頻移且以相同的偏振態(tài)(X偏振)從光纖兩端注入光纖，通過(guò)受激布里淵散射效應(yīng)激發(fā)出相干聲波場(chǎng)，形成布里淵動(dòng)態(tài)光柵。本發(fā)明的兩條光路正是用于產(chǎn)生兩路栗浦光，并在非線性光線中生成穩(wěn)定且可調(diào)諧的布里淵動(dòng)態(tài)光柵。
[0007]進(jìn)一步，所述毛細(xì)管介質(zhì)為石英毛細(xì)管，可以增強(qiáng)毛細(xì)管的非線性特性，產(chǎn)生較強(qiáng)的布里淵散射效應(yīng)。
[0008]進(jìn)一步，所述折射內(nèi)芯為四氯化碳、二硫化碳及石墨烯中的一種或幾種，可以通過(guò)改變介質(zhì)中的種類及比例控制混合液的折射率，從而實(shí)現(xiàn)液芯光纖的單模傳輸。
[0009]進(jìn)一步，所述毛細(xì)管的內(nèi)徑范圍為2?10 μ m。
[0010]進(jìn)一步，還包括與偏振合束器連接的探測(cè)激光器，探測(cè)信號(hào)光以y偏振態(tài)注入光纖，就可以被布里淵動(dòng)態(tài)光柵反射形成反射信號(hào)。
[0011]一種基于毛細(xì)管的布里淵散射動(dòng)態(tài)光柵產(chǎn)生方法，激光器產(chǎn)生激光經(jīng)耦合器分出兩路光束信號(hào)，其中一路經(jīng)放大器放大后進(jìn)入第一偏振控制器中，從第一偏振控制器輸出的光束注入非線性光纖中，在非線性光纖中產(chǎn)生背向布里淵散射；從耦合器分出的另一路光束信號(hào)經(jīng)第二偏振控制器進(jìn)入調(diào)制器，被調(diào)制后的輸出光束經(jīng)偏振合束器進(jìn)入非線性光纖中，微波信號(hào)源對(duì)調(diào)制器中的光束進(jìn)行移頻，使得兩束光路信號(hào)的頻率相差光纖布里淵頻移大小，同步控制器輸出的同步信號(hào)分別給激光器和調(diào)制器，保證兩者信號(hào)同步，在非線性光纖中激發(fā)布里淵動(dòng)態(tài)光柵；所述非線性光纖是由預(yù)制體拉制而成的毛細(xì)管，通過(guò)飛秒微加工技術(shù)在毛細(xì)管其內(nèi)部填充折射內(nèi)芯，兩端用單模光纖熔接起來(lái)。
[0012]優(yōu)選的，所述激光器為可調(diào)諧單頻激光器，所述放大器為功率可調(diào)諧的摻餌光纖放大器。
[0013]進(jìn)一步，所述布里淵動(dòng)態(tài)光柵的柵距通過(guò)調(diào)節(jié)激光器的波長(zhǎng)、功率以及微波信號(hào)源的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0014]有益效果:本發(fā)明提出的一種基于毛細(xì)管的布里淵散射動(dòng)態(tài)光柵產(chǎn)生裝置及方法，在毛細(xì)管內(nèi)部填充一定的介質(zhì)制成非線性光纖，通過(guò)控制主激光器的波長(zhǎng)、功率和微波信號(hào)源的頻率來(lái)調(diào)節(jié)布里淵動(dòng)態(tài)光柵的特性；具體的，布里淵動(dòng)態(tài)光柵的公式Λ = λ/(2η)，其中Λ是布里淵動(dòng)態(tài)光柵的柵距，λ是栗浦光波長(zhǎng)，η為介質(zhì)折射率，通過(guò)調(diào)節(jié)栗浦光波長(zhǎng)λ就可以改變光柵的柵距Λ，從而改變光柵的反射波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)光譜的測(cè)量；根據(jù)布里淵頻移公式νΒ= 2ην/λ，其中V 8是布里淵頻移，η為介質(zhì)折射率，V為介質(zhì)中的聲速，λ為栗浦光波長(zhǎng)，可以看出，光纖的布里淵頻移νΒ與栗浦光波長(zhǎng)λ成反比；因此，本發(fā)明不僅能夠產(chǎn)生布里淵動(dòng)態(tài)光柵，而且能夠獲得可調(diào)諧光柵特性的動(dòng)態(tài)光柵，同時(shí)大大降低了電磁干擾，且具有體積小、精度高、成本低廉和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的布里淵動(dòng)態(tài)光柵的激發(fā)和探測(cè)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例:
[0019]實(shí)施例1:一種基于毛細(xì)管布里淵散射動(dòng)態(tài)光柵產(chǎn)生的裝置，如圖1所示，包括兩條光路，一條光路為依次連接的窄線寬可調(diào)諧激光器201、耦合器202、摻餌光纖放大器203、第一偏振控制器204和非線性光纖205，另一條從耦合器202出發(fā)依次連接第二偏振控制器208、photoline電光調(diào)制器209、偏振合束器210回到非線性光纖205。同步控制器206 一端連接窄線寬可調(diào)諧激光器201，另一端通過(guò)微波信號(hào)源207連接photoline電光調(diào)制器209。探測(cè)激光器211與偏振合束器210相連。
[0020]具體的，本實(shí)施例中的非線性光纖205是由精密石英毛細(xì)管由預(yù)制體拉制而成，其石英砂的純度約為99.999%，毛細(xì)管的外徑為120 μ m