一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法，在开环状态下，通过预畸变算法得到一组控制电压信号，在控制电压信号的驱动下扫频光纤激光器的响应线性度得到初步校正；在此基础上，加上锁相系统形成闭环状态，扫频光信号经过马赫‑増德干涉结构产生的具有扫频信息的拍频信号与参考信号通过鉴相器输出误差信号；将误差信号输入高阶环路滤波器中，经滤波放大后驱动光纤激光器输出频率受调制的光信号；通过实时频谱分析仪对受调制的光信号进行分析，验证锁相结果；当拍频信号与参考信号锁定后，则受调制的光信号为抑制噪声后的扫频光信号。该方法有效的抑制扫频噪声、非线性噪声以及激光器的固有噪声对系统的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法
本专利技术涉及光学
，比如：光频率调制技术、光调频连续波测量技术、光相干测量技术、光锁相环
，特别涉及一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法。
技术介绍
光调频连续波是一种通过测量发射光信号与回波信号相干得到的拍频信号的频域响应来获取被测目标位置，速度等参量的技术，其核心模块是一个需要频率线性调制的激光源。在各种类型的激光源中，窄线宽光纤激光器是最为实际的，因为它的输出频率可以通过控制其内部与激光光纤谐振腔直接相连的压电陶瓷晶体来灵活控制，但是，通常情况下由于压电陶瓷本身固有的压控响应特性，激光器的输出频率对于调制电压呈现明显的非线性。目前现有技术中，一种能减小扫频半导体激光源非线性的方法是基于闭环反馈控制系统辅以预畸变处理的频率调制电压机制。另外，因为电上噪声过大以及现有环路设计都难以实现高精度大范围的线性扫频。使用现有技术方法无法有效的抑制电上噪声对系统的影响，且常见的低通滤波器和积分器的组合也无法实现对系统的精确控制抑制噪声。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法，可以实现高精度大范围的线性扫频，有效的抑制扫频噪声、非线性噪声以及激光器的固有噪声对系统的影响。本专利技术实施例提供一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法，包括以下步骤：S1、在扫频激光光源系统开环状态下，通过预畸变算法得到一组控制电压信号，在所述控制电压信号的驱动下扫频光纤激光器的响应线性度得到初步校正；S2、在所述扫频激光光源系统的基础上，加上锁相系统形成闭环状态，扫频光信号经过马赫-増德干涉结构产生的具有扫频信息的拍频信号与参考信号通过鉴相器输出误差信号；S3、将所述误差信号输入高阶环路滤波器中，经滤波放大后驱动光纤激光器输出频率受调制的光信号；S4、通过实时频谱分析仪对所述受调制的光信号进行分析，验证锁相结果；S5、当所述拍频信号与参考信号锁定后，则所述受调制的光信号为抑制噪声后的扫频光信号。进一步地，所述方法还包括：S6、当拍频信号与参考信号未锁定时，则优化所述扫频激光光源系统阻抗匹配，优化高阶环路滤波参数；并返回步骤S4，继续迭代直到所述拍频信号与参考信号锁定。进一步地，所述步骤S2包括：S21、在噪声抑制系统开环状态下，加上锁相系统形成闭环状态，利用光纤激光器由电压信号调制频率，发出频率连续变化的扫频光信号；S22、所述扫频光信号由第一保偏耦合器分成两路，一路耦合进入反馈环路；另一路作为扫频激光光源系统的输出信号；S23、进入反馈环路的扫频光信号通过第二保偏耦合器分成两路，一路经过预设长度延迟光纤，另一路用声光频移器搬移到中频；S24、将步骤S23中的两路扫频光信号经第三保偏耦合器进行合路，并通过接收端光电探测器探测拍频信号；S25、将所述拍频信号与射频参考信号通过数字鉴相器进行相位比较，输出误差信号。进一步地，所述步骤S22中第一保偏耦合器按照1:9的功率分配比例，将扫频光信号分成两路；进入反馈环路和作为扫频激光光源系统的输出信号的功率比为1:9。进一步地，所述步骤S23中第二保偏耦合器按照1:1的功率分配比例，将进入反馈环路的扫频光信号分成两路。进一步地，所述步骤S3包括：S31、将所述误差信号输入高阶环路滤波器进行滤波；S32、将滤波后的信号与任意波形发生器所产生的预畸变扫频控制信号相叠加，生成扫频锁相控制信号；S33、将扫频锁相控制信号输出至放大器，进行放大，生成放大后信号；S34、将所述放大后信号输入至压电陶瓷驱动器，转换为驱动电压信号；S35、在所述驱动电压信号的驱动下，光纤激光器输出频率受调制的光信号。本专利技术实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：本专利技术实施例提供的一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法：在扫频激光光源系统开环状态下，通过预畸变算法得到一组控制电压信号，在所述控制电压信号的驱动下扫频光纤激光器的响应线性度得到初步校正；在所述扫频激光光源系统的基础上，加上锁相系统形成闭环状态，扫频光信号经过马赫-増德干涉结构产生的具有扫频信息的拍频信号与参考信号通过鉴相器输出误差信号；将所述误差信号输入高阶环路滤波器中，经滤波放大后驱动光纤激光器输出频率受调制的光信号；通过实时频谱分析仪对所述受调制的光信号进行分析，验证锁相结果；当所述拍频信号与参考信号锁定后，则所述受调制的光信号为抑制噪声后的扫频光信号。该方法对在开环和闭环状态下的响应进行分析，当扫频激光光源系统处于锁定状态后，有效的抑制扫频噪声、非线性噪声以及激光器的固有噪声对系统的影响，实现非常好的噪声抑制效果；进一步可实现扫频激光光源系统的高精度大范围的线性扫频。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的步骤S2的流程图；图3为本专利技术实施例提供的扫频激光器噪声抑制系统的结构图；图4为本专利技术实施例提供的步骤S3的流程图；图5为本专利技术实施例提供基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法原理框图；图6为本专利技术实施例提供的扫频激光光源系统实现的扫频示意图；图7为本专利技术实施例提供的锁相的效果示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。参照图1所示，本专利技术实施例提供的一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法，包括：步骤S1～S5；S1、在扫频激光光源系统开环状态下，通过预畸变算法得到一组控制电压信号，在所述控制电压信号的驱动下扫频光纤激光器的响应线性度得到初步校正；S2、在所述扫频激光光源系统的基础上，加上锁相系统形成闭环状态，扫频光信号经过马赫-増德干涉结构产生的具有扫频信息的拍频信号与参考信号通过鉴相器输出误差信号；S3、将所述误差信号输入高阶环路滤波器中，经滤波放大后驱动光纤激光器输出频率受调制的光信号；S4、通过实时频谱分析仪对所述受调制的光信号进行分析，验证本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、在扫频激光光源系统开环状态下，通过预畸变算法得到一组控制电压信号，在所述控制电压信号的驱动下扫频光纤激光器的响应线性度得到初步校正；/nS2、在所述扫频激光光源系统的基础上，加上锁相系统形成闭环状态，扫频光信号经过马赫-増德干涉结构产生的具有扫频信息的拍频信号与参考信号通过鉴相器输出误差信号；/nS3、将所述误差信号输入高阶环路滤波器中，经滤波放大后驱动光纤激光器输出频率受调制的光信号；/nS4、通过实时频谱分析仪对所述受调制的光信号进行分析，验证锁相结果；/nS5、当所述拍频信号与参考信号锁定后，则所述受调制的光信号为抑制噪声后的扫频光信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在扫频激光光源系统开环状态下，通过预畸变算法得到一组控制电压信号，在所述控制电压信号的驱动下扫频光纤激光器的响应线性度得到初步校正；
S2、在所述扫频激光光源系统的基础上，加上锁相系统形成闭环状态，扫频光信号经过马赫-増德干涉结构产生的具有扫频信息的拍频信号与参考信号通过鉴相器输出误差信号；
S3、将所述误差信号输入高阶环路滤波器中，经滤波放大后驱动光纤激光器输出频率受调制的光信号；
S4、通过实时频谱分析仪对所述受调制的光信号进行分析，验证锁相结果；
S5、当所述拍频信号与参考信号锁定后，则所述受调制的光信号为抑制噪声后的扫频光信号。


2.如权利要求1所述的一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法，其特征在于，还包括：
S6、当拍频信号与参考信号未锁定时，则优化所述扫频激光光源系统阻抗匹配，优化高阶环路滤波参数；并返回步骤S4，继续迭代直到所述拍频信号与参考信号锁定。


3.如权利要求1所述的一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21、在扫频激光光源系统开环状态下，加上锁相系统形成闭环状态，利用光纤激光器由电压信号调制频率，发出频率连续变化的扫频光信号；
S22、所述扫频光信号由第一保偏耦合器分成两路，一路耦合进入反馈环路；另一路作为扫频激光光...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇祥，谢玮霖，董毅，孟银霞，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11