本技术提供一种适配于FDML扫频激光器的时频匹配分布弱反馈线宽压缩结构,该结构包括分布反馈器件和反射器件,FDML扫频激光器中谐振腔的输入/输出端口通过分束器分别与分布反馈器件和反射器件相连,谐振腔将当前扫频波段激光信号分别传输给分布反馈器件和反射器件,分布反馈器件对当前扫频波段激光信号进行滤波,将线宽缩小的散射信号反向传输回谐振腔;反射器件将当前扫频波段激光信号反射回谐振腔,以使散射信号与反射回的激光信号同步到达该谐振腔,在谐振腔内同步振荡,将当前扫频波段激光信号的线宽压缩为散射信号的线宽。本发明可以实现FDML扫频激光器的大波长范围稳定线宽压缩。
背景技术
高相干高速扫频激光器在相干探测、光通信、生物医学等领域广泛应用,具有极高的科学价值和商业潜力。扫频激光器的扫描速度决定应用的成像速度或帧率,瞬时线宽决定应用的探测距离或成像深度,扫描范围决定了应用的分辨率。如图1所示,传统的扫频激光器是基于连续波激光架构,通过在激光器结构中加入波长调控器件,实现扫频激光运行。这种激光架构受限于激光建立特征时间限制,如果扫描速度过快,激光振荡低于这个时间极限,就会出现功率锐减、高噪声、光谱形状畸变等问题。也就是说在传统扫频激光器架构中,扫描速度和相干长度无法兼顾。傅里叶域锁模(FDML)是为了突破传统激光器扫描速度瓶颈而提出的,如图2所示,通过在谐振腔内引入较长的延时,将扫频滤波器的驱动周期与腔内光子的渡越时间精准匹配,从而使扫描范围内的所有激光波长同时振荡,极大地提高了扫描速度,目前可达百kHz量级。
理论上FDML激光架构不存在扫描速度与瞬时线宽不能同时提高的缺陷,但是现阶段FDML扫频激光器的瞬时线宽在十GHz量级,相干长度小于厘米,难以满足高相干应用的需求。现阶段还没有能够完美适配FDML激光架构的线宽压缩方法,原因有三点:1、FDML激光器的扫描范围往往在上百nm,现阶段鲜有能够在这么大的波长范围内实现稳定线宽压缩的方法。2、FDML激光器不存在传统激光器中的纵模概念,激光的本征线宽与谐振腔无关,仅由扫频滤波器滤波带宽决定,而现阶段扫频滤波器的典型带宽在十GHz量级。3、FDML激光架构区别于传统的单频激光架构,腔内的激光波长存在高度精密的时空间匹配机制,传统的线宽压缩方案往往会因为破坏了这种匹配机制起到了反效果。
实现思路