[实用新型]DDS声光调制波长锁定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光器的波长锁定技术，特别是DDS声光调制波长锁定装置和波长锁定方法。

背景技术

在通讯、工业和科研的很多领域，都需要精确锁定激光器波长。通常都将可调谐激光器的输出锁定在某种原子蒸汽的谱线上，例如钠，铷，铟，碘等。一般通过锁相放大的方法将激光器锁定在光谱的峰上。首先，将激光器的输出波长进行声频调制，激光透过原子蒸汽时的吸收谱线上也将叠加上调制信号。然后通过锁相放大技术，检出激光波长与原子谱线之间的误差，通过反馈电路反馈控制激光器，使得激光器的输出波长始终稳定在原子谱线上。

传统的波长锁定方法需要对激光器的谐振腔进行调制，使得激光输出波长随之发生调制。这样锁定波长之后，激光器的输出始终包含声频调制，为了获得较窄的激光线宽，只能减小调制幅度。与此同时，激光波长与原子谱线之间的误差信号幅度也较小，使得锁定不够稳定。在对激光线宽要求较高时，便会出现激光线宽与锁定稳定性之间的矛盾。

发明内容

本实用新型为了解决激光线宽与锁定稳定性之间的这个矛盾，目的是提供一种基于直接数字合成(DDS)的声光调制波长锁定技术，用来取代传统的激光腔调制波长锁定技术。

本实用新型提供一种基于直接数字合成(DDS)的声光调制波长锁定技术。在传统方法对激光器的谐振腔进行调制的基础上，增加一个声光调制器和一个凸透镜，即可实现。光路简洁，易于调整，增加成本不多；却能够显著压窄激光线宽，并且获得足够的误差信号幅度以实现稳定锁频；另外，选择不同的声光驱动频率，可以方便地调节激光输出波长与原子谱线波长的差，还可以实现频率扫描，比直接锁在原子谱线上灵活。因为采用DDS声光调制器，使用数字控制，便于同数字工控设备协同工作。

本实用新型提供激光器的波长锁定技术，包括：DDS声光调制波长锁定装置和波长锁定方法。

本实用新型提供DDS声光调制波长锁定装置，(参见附图1)主要由激光器1、分束器2、声光调制器3、DDS声光驱动器4、偏振分束器5、凸透镜6、四分之一波片7、反射镜8、原子蒸汽池9、光电探测器10和锁相放大器11组成，通过激光光路连接，构成DDS声光调制波长锁定装置的整体，其中：锁相放大器11通过同轴电缆分别与光电探测器10、DDS声光驱动器4和激光器1相连接，DDS声光驱动器4通过同轴电缆与声光调制器3相连接。

本实用新型提供DDS声光调制波长锁定装置，使用了DDS声光调制器以及调制补偿光路；所述的激光器1是待锁定的可调谐激光器；所述的分束器2将激光器1输出的激光分出一部分进入声光调制器3；所述的声光调制器3将输入的激光进行调制，分成‘0’级和‘1’级输出激光；所述的DDS声光驱动器4用射频信号驱动声光调制器3，其输出频率等于声光调制器3中的声子频率；所述的偏振分束器5按照偏振方向让激光透射或者反射；所述的凸透镜6距离声光调制器3的光程等于凸透镜6的焦距，从声光调制器3射出的激光通过凸透镜6后都变成平行光；补偿声光调制器3输出的‘1’级激光因为不同的调制频率引起的偏转角的变化；使得‘1’级激光始终可以被反射镜8垂直反射，并原路返回，形成入射光和反射光同光路反方向传播，在原子蒸汽池9中产生饱和吸收效应；所述的四分之一波片7将从偏振分束器5射来的水平线偏振激光变成左旋圆偏振，并将从反射镜8反射回来的右旋圆偏振的反射激光变成竖直线偏振；所述的反射镜8将从偏振分束器5反射来的激光垂直地反射回去；所述的原子蒸汽池9装了用来观测原子谱线的原子蒸汽；与原子谱线共振的激光在原子蒸汽池9中将会被吸收，对射的两束激光在原子蒸汽池9内会出现饱和吸收效应；所述的光电探测器10放置在凸透镜6的焦点处，观测透过原子蒸汽池9的激光，将光强信号转化为电信号；所述的锁相放大器11将调制信号送入DDS声光驱动器4，通过锁相放大技术检出激光波长与原子谱线之间的误差，并将此误差反馈给激光器1。

本实用新型所述的声光调制器3的输出‘0’级和‘1’级激光，‘0’级输出激光频率和方向都不变，‘1’级输出激光频率增加一个声子频率，方向偏转且偏转角的正切为声子频率与激光频率之比。

本实用新型所述的从声光调制器3输出的激光在偏振分束器5上反射，从反射镜8反射回来的激光在偏振分束器5上透射。