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光譜合成
Spectral Beam Combining（SBC）

更高的激光功率-合成技術

高功率光纖激光器的技術之一是可以合成很多通道的激光束。我們知道，現(xiàn)在單一通道光纖激光器可以提供1千瓦甚至10千瓦的功率，通過對多束激光進行相位調(diào)整的光學組合，產(chǎn)生了一種新的高功率激光器，可以提供高達幾百千瓦的功率。有幾種激光合成的技術，其中有兩種需要使用相位調(diào)制器：光譜組合和相干組合。對于這兩種技術中的任意一個，iXblue Photonics都開發(fā)了專屬的產(chǎn)品（帶寬、驅(qū)動電壓、非線性效應抑制等）。

光譜合成

在光譜組合技術（SBC）中，不同的波長上的單通道激光器輸出一個連續(xù)的激光功率，通過光學系統(tǒng)進行疊加。該激光系統(tǒng)的結果是強度分布均勻，總光功率與激光束的通道數(shù)成正比。因此，光譜合成的方法需要多路激光光源。

這些激光器中的每一路都通過電光相位調(diào)制器進行頻率調(diào)制，后者對于抑制光纖中的非線性布里淵效應（也稱為受激布里淵散射SBS）是尤為必要的。事實上，在光纖中傳輸?shù)倪^大功率會在玻璃結構中引發(fā)聲格振動。這種振動會導致布拉格光柵效應限制光的傳輸：相當一部分光被反射，可能會損壞種子光源及其增益介質(zhì)。抑制布里淵效應的一個行之有效的方法是展寬激光器的線寬（頻率調(diào)制）。通過鏈路中加入電光相位調(diào)制器，使這項技術成為可能。因此，在光譜合成系統(tǒng)中，每個通道的窄線寬激光器后面都配備有一個或者多個相位調(diào)制器。

一般情況下，窄線寬光源的SBC在犧牲光譜亮度的前提下，對相位穩(wěn)定性和光譜純度要求較低。然而，為了便于聚焦至衍射極限，并且在色散元件之后保持每個單獨通道的光束質(zhì)量，仍然需要保持較窄的光譜寬度。在SBC結構中，將Yb雙包層光纖的增益譜細分為30、50或100路窄線寬光纖激光源進行組合，每一個通道被縮放到1千瓦至2千瓦，以實現(xiàn)30千瓦、50千瓦或100千瓦甚至更高功率激光系統(tǒng)的總體目標。

對于相位調(diào)制，通常的設置如下：

根據(jù)實際和工程考慮，這種通用架構也有一些變化。

其中一個主要的考慮因素是雙包層高功率光纖放大器，它需要飽和以實現(xiàn)高效率的功率轉換。典型的放大器飽和輸入功率范圍為100~200mW，具體取決于直流光放大器的實際設計。在飽和功率以上，自發(fā)輻射放大（ASE）也被抑制。這一要求構成了選擇相位調(diào)制器的關鍵標準：對高輸入光功率的耐久性。對于3dB插入損耗的相位調(diào)制器，放大器飽和時功率要達到150mW，再要求調(diào)制器輸入保偏光纖端的功率要達到300mW以上。

雙包層光纖的選擇和直流放大器的配置將決定實現(xiàn)SBS抑制所需的光譜展寬，光譜展寬盡量保持在最小值，以保持后續(xù)合成的光束質(zhì)量，并使Yb放大器增益帶寬內(nèi)可用的通道的數(shù)量最大化。

其他考慮因素涉及應用于相位調(diào)制器的RF輸入信號的類型。常用有白噪聲源（WNS）、偽隨機位序列（PRBS）和正弦波。

對展寬效應影響的主要調(diào)制器指標是：

? 低驅(qū)動電壓（Vpi）和高射頻承受功率能力，以產(chǎn)生大量邊帶

? 低插入損耗和高輸入光功率，以減輕放大器增益要求，減少ASE噪聲源

? 對外接溫度變化不敏感，因為該類型激光系統(tǒng)通常在室外運行

? 高偏振消光比（PER）

iXblue研制了NIR-MPX-LN-02及其配套的高壓射頻放大器DR-AN-10-HO，NIR-MPX-LN-02滿足SBC激光系統(tǒng)的所有要求，這種相位調(diào)制器具有超過5GHz的帶寬，1.5V的極低半波電壓，超過33dBm的射頻承受功率和300mw的光承受功率。

iXblue相位調(diào)制器NIR-MPX為1064 nm近紅外波段開發(fā)，得益于對“質(zhì)子退火交換”（APE）波導制造工藝的技術掌握（也用于我們自己的光纖螺儀中的Y波導），因此，APE波導可以承受幾百毫瓦的光強。

圖3顯示了不同光功率水平下的光插入損耗。上面的曲線各種顏色表示不同輸出功率插損隨時間變化（左標度）：橙色(10 mW)，藍色(100 mW)，綠色(200 mW)，紫色(300 mW)。下面紅色曲線是光輸出功率（右標度）。通過插入損耗的恒定表現(xiàn)，我們的工藝和技術非常穩(wěn)定，能承受光功率高達300mw。

由于激光系統(tǒng)可能需要在戶外和具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中工作，因此對調(diào)制器進行了長時間溫度循環(huán)測試。溫度（藍色曲線）從-40°C到+85°C，并記錄輸出功率（橙色曲線）。通過我們的特殊調(diào)制器工藝，調(diào)制器是非常穩(wěn)定的，我們只觀察到在整個溫度范圍內(nèi)0,2dB的微小變化。

蘇州波弗光電科技有限公司是法國iXblue公司中國區(qū)的授權代理商，負責ixblue電光調(diào)制器產(chǎn)品、光纖、參考發(fā)射機（ModBox）等產(chǎn)品國內(nèi)的售前、銷售、售后服務工作，同時波弗光電擁有大部分iXblue電光調(diào)制器、射頻放大驅(qū)動器、偏壓控制器現(xiàn)貨產(chǎn)品，有需要的用戶請聯(lián)系蘇州波弗光電科技有限公司。

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