Устройство для измерения спектральных характеристик одночастотных лазеров Советский патент 1992 года по МПК G01J5/00 

Изобретение относится к устройствам для измерения спектральных характеристик одночастотных лазеров, в частности спектральных характеристик полупроводниковых лазеров для волоконно-оптических систем передачи информации с частотным уплотнением сигналов.

Целью изобретения является обеспечение возможности определения абсолютной длины волны излучения одночастотных лазеров и повышение точности измерения.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема регистратора длины волны излучения.

Устройство измерения спектральных характеристик одночастотных лазеров содержит последовательно расположенные оптический делитель 1, первый расширитель-коллиматор 2 оптического пучка, аку- стооптический модулятор 3, оптический объединитель 4, фокусирующую линзу 5, фотоприемник 6 и подключенный к его выходу анализатор 7 спектра радиосигналов, отрезок 8 одномодового оптического волокна и второй расширитель-коллиматор 9 оптического пучка, расположенный между вторым выходом оптического делителя 1 и вторым входом оптического объединителя 4, перестраиваемый по частоте генератор 10 гармонического сигнала и регистратор 11 длины во лны излучения, содержащий последовательно включенные преобразоваVI

Јь

о ю ю о

тель 12 частота-напряжение инвертор 13 и блок 14 индикации

Устройство работает следующим образом.

Оптическое излучение измеряема о па зера поступает на оптический делитель 1.

В оптическом делителе 1 излучение разделяется на две равные части1 первая часгь поступает на первый оптический рзсшнри тель-коллиматор 2, вторая часть на вход отрезка одномодовою оптическою волокна С выхода первого расширителя- коллиматора 2 расширенный и сколлими рованный оптический пучок поступает на акустооптический модулятор 3. На электрический вход акустооптического модуляторе) 3 подается высокочастотный сигнал ог оператора 10 гармонического сигнала Элект рический сигнал генератора 10 преобразуется в акустическую волну, которая распространяется вдоль акустооптического модулятора 3. Проходящий через акусюопти- ческий модулятор 3 оптический пучок диф- рагирует на этой акустической волне При этом в дифрагировавшем оптическом пучке сдвигается частота на величину, равную частоте электрического гармоническою сигнала, и он отклоняется на угол

О arcsin

Af

V,,K

(1)

где f - частота генератора,

А-длина полны оптическою излучения VaK - скорость акустической волны Продифрагировавшее оптическое излучение с акустооптического модулятора 3 по- сгупает на оптический объединитель 4 Вторая половина оптического излучения па- зера из оптического делителя проходит чс рез отрезок 8 одномодовсго ошичиокоги волокна, о котором задеоживг ется на время

г -

(2)

После прохождения оптическою обье- дмнителя 4 излучение фо,усиру«юя линзой 5 для того чтобы обеспечить пространственное разделение пподи j/ртптова гниет р

непродифрагмроваишего но акуоюоптче i ( ом модуляторе 3 излучении Е фокальной ппоскости линзы 5 расположен фоюприеп ник 6, причем он размрщсн гак чго на нею пядает излучение продифрагир(лпвшее нэ

акустоошическом модуляторе 3 а также iipouie,amee чеоез отрезо 8 однп одпиою итичеОкого волокло

В результате фогогпе иен / на фот приемнике 6 ток нэ его выходе грчср. л

cm нал биений, средняя часто а которого равна частоте электрического гармонического сигнала Сигнал с выходя фотоприем пика 6 поступает на значи-сНор 7 спектра (ри выполнении УСЛОВИЯ

тЧ

Л

ГЗ)

где r0- I/VOMT 0 - длина отрезка 8 опт HMPI ко- го ви/юкна, Vom скорость излучения s ма- геоиале волокна)

df- ширина спектра пазерг н-ч экране анализатора 7 спектра иаблыда- етья форма cneKipj измеряемся тзора Сигнал биений выделяется in п том

лучдь гели излучения из акустоогпическо- ги моду/|ягора и из оптического с рлокна (по- ( ле прохождения через обьединитель) оагнроьтраня отся строго соллипеарно друг др.у При этом сьплитупс ciTna/iij s л

ha ВЫдОДО фОТОГфИемНИКо CnHCbif Ji Я г,

ряжением

40

V4 п - V0

sjr (R d sin f j (A) R d sin p

SMC V0 - KP ( - коэффициент преобрнзовэ- фоюприемни ом оптической моченое;и в электрический сигнал Р0 среднее тноче- 45 ,,1/т MOLHHOCTH оптического изл ченмч

Использование: при измерениях спектрального состава видимых или ультрафиолетовых лучей и для измерения спектра и длины волны полупроводниковых лазеров. Сущность изобретения устройство содержит первый расширитель-коллиматор оптического пучка, расположенный между оптическим делителем и акустооптическим модулятором, второй расширитель-коллиматор оптического пучка, расположенный между вторым концом отрезка оптического волокна и оптическим обьединителем, фокусирующую линзу, расположенную между входом оптического объединителя и фото- приемником, регистратор длины волны, состоящий из преобразователя частота-напряжение, инвертора и блока индикации. Благодаря введению расширителей-коллиматоров пучка в первом и втором каналах, по которым проходит смешиваемое излучение, а также регистратора обесепечивается повышение точности измерения длины волны за счет диапазона длин волн, в котором происходит смешение. 2 ил. со с

где I - длина отрезка оптического волокна Vom скорость ошической волны в мч териале волокна

С выхода отрезка 8 одномодового опт г ческого волокна второй пучоч излечения проходит через расширитель коллиматор ч

С выхода расширителя-коллиматора Р излучение подается на второй вход оп-п ie ского объединителя 4, в котором пегчзчп и второй пучки пространственно совмещаю - ся таким образом чтобы обеспечить их кол лимарное распространение

-v

d - Ц1ирияч оптического руч.о в ияоско

f,iii ипти- еского объединитоля -

/ - уюл .ду оптичзокими гг/чк ми на вь ходе оптическою объединиipisp 4

При соблюдении условия коуТ .имеарноп оптических пучков сигнап биемий с выхода фотоприемника посгуп ет на вход анализатора спек i pa радиосигнала на экране которою индицируется форма спектра излучения измеряемого лазера При стсутелпии спекграль -юи характеристики на экране ii ia/in:vTu|j спектра меняют частсну генератора rapt югшческого ги нала цо тех пор, пока эгог спектр не появится и пока амплиг да спектральной г«рис ики не п,имэт максимального значения Обеспечена максимальной амплитуды спектра экви- B j ioHTno IOMV чго при произвольной длине олчи излучения измеряемого источнике1 необходимо nepectпопкой ю ы изакусто- оптическом модуляторе noi/ionxi BfiTr, по- СГОЯЧНУИ угол падения У ци ракционною на оптический объединителL гак как уол падение 1,пл чения и - оптическою во локна при люПо .цЛ 1нс волны остается по- ггоянчым Учитывая такче что скорос1ь ку Плчесиои ( ол ih в акустооптическом мо- ду/н оре - i осго°нна выражение (1) MOX-JO преоПр-i овать ч &иду

Л -К Л - г

(5)

где К - множитель посто нный для конкрв нии реализации прибора

Таким образом зная постоянную устройства К и частоту f генератора гармонического сигнала/шгко тем или ины: способом определить абсолютное значение длины волны оптическою излучения

На фи 2 приведен вариант оцной из оюзможных реализаций регистратора дли мы волны излучения В таком регисграюре )зстота гармонического сигнала преобразуйся в постоянное напряжение, амплитуда согорого пропорииональиа частоте Затем ото постоянное напряжение инвертируется л подается на индикатор например стре- лоины поибор проградуировднный в еди ницах измерент дпинь волны

13,

Y I

i4-| ,

АП l

L-c3J i

LQ QAФиг.1

8

5 0 5

0

0

5

О

Использование а устройстве расшиси телеи-коллиматоров смешиваеммх пучкон и регистратора длины воль обеспечивает фо тосмешсние в предельно узком диапазоне частот и оперативную режстрацию длины волны излучения бпагодаря чему достигается высокая точность измерения абсолютно го значения длины волны

Формула изобретения Устройство для изм1рений спектральных хчрак1еристик одночэстогных лазеров содержчшее делитель излучения на два пуч I d расположенный нгз первом выходе опти ческого делителя акустооптический модупятор отрезок одномодового волокна подсоеднгепный ко второму выходу делите чя оптический объединитель, фотоприем ник анализатор спектра радиосигна/юв генератор гармонического радиосигнала отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности определения абсолютной длимы волны излучения и повышения точности измерений, в него введены первый расширитель-коллиматор оптическою пуика, расположенный между оптическим делителем и акустооптическим мод/лятором второй расширитель-колли.- матор пучка, расположенный между выхо дом оптического делителя и оптическим объединителем, фокусирующая линза, расположенная между выходом оптического объединителя и фотоприемником подключенный к выходу генератора регистратор длины волны излучения, содержащий последовательно включенные преобразователь частота-напряжение инвертор и блок индикации, а генератор 1армонического радиосигнала выполнен перестраиваемым по частоте

I

ftttf