[发明专利]激光器对光学谐振器的反馈增强的自注入锁定

说明书

优先权声明和相关申请

本文要求2010年8月10日提交的、题为“改进激光器对介质谐振器的自注入锁定的新的反馈结构”的第61/372,389号美国临时申请的优先权，通过引用将其并入本文以作为本文说明书的一部分。

技术领域

本申请涉及激光器和激光器的稳定。

背景技术

激光器可以碰到多种干扰和变化，因而激光器的操作可不利地受到这些干扰和变化的影响。例如，温度波动和振动可使激光器在激光波长、激光功率级和激光的光学相位进行波动。多种激光器稳定技术可用于稳定激光器以避免干扰和变化并且用来减小激光器线宽。

发明内容

本文公开了通过基于反射反馈的自注入锁定将激光器锁定和稳定到光学谐振器的技术和装置的实施例和实施方式。可以实施回音壁模式光学谐振器以基于来自光学谐振器外面的反馈光学装置的反射反馈来提供光学滤波和注入反馈。

在一个方面中，激光器设备可以配置为包括：激光器，在激光器频率产生激光束；光学谐振器，构造为支持在光学谐振器中循环的回音壁模式，将光学谐振器光学地耦合至激光器以将激光束的一部分以一个或多个回音壁模式接收到光学谐振器中，以在光学谐振器中循环。第一光学耦合器位于激光束的光路，以将激光束的至少一部分耦合到光学谐振器中以在光学谐振器中沿第一方向进行循环，和以将光学谐振器中沿与第一方向相反的第二方向循环的光耦合出光学谐振器，以作为反馈到激光器的反馈光以稳定激光器频率和减小激光器的线宽；以及第二光学耦合器在相对于光学谐振器与第一光学耦合器的位置不同的位置处耦合至光学谐振器，第二光学耦合器将光学谐振器中沿第一方向循环的光耦合出光学谐振器以作为输出光束。激光器设备包括反馈光学装置，反馈光学装置位于通过第二光学耦合器输出的输出光束的光路中，以接收输出光束和将输出光束的至少一部分反射回第二光学耦合器以作为反射光束。第二光学耦合器将反射光束的至少一部分沿第二方向耦合到光学谐振器中以增加在光学谐振器沿第二方向循环的光的光学能量，以增强通过第一光学耦合器反馈回激光器的光学能量，以实现激光器对光学谐振器的注入锁定。

在另一个方面中，可以实现用于锁定激光器的方法，以包括操作激光器以产生激光器频率的激光束；操作第一光学耦合器，以(1)将激光束一部分耦合到构造为支持回音壁模式的光学谐振器中，以在光学谐振器内部沿第一方向进行循环，并且以(2)将在光学谐振器中沿与第一方向相反的第二方向循环的光耦合出光学谐振器，作为反馈到激光器的反馈光以稳定激光器频率和减小激光器的线宽；操作在相对于光学谐振器与第一光学耦合器位置不同的位置处的第二光学耦合器，以将在光学谐振器中沿第一方向循环的光耦合出光学谐振器作为输出光束；操作位于第二光学耦合器输出光学能量输出光束的光路中的反馈光学装置，以接收输出光束和将输出光束的至少一部分反射回第二光学耦合器作为反射光束，并且以将反射光束的至少一部分沿第二方向耦合到光学谐振器中，以增加光学谐振器中沿第二方向循环的光的光学能量，以增强通过第一光学耦合器反馈回激光器的光学能量，以实现激光器对光学谐振器的注入锁定。在此方法的一个实施方式中，可以将激光器的激光束的一小部分耦合到光学谐振器，以减小由光学谐振器内部的激光束所引起光学非线性或热不稳定性。在此方法的另一个实施方式中，可以将半导体激光器用作激光器，以将电流施加到半导体激光器以产生激光束和反馈光学装置的反射率，第一和第二光学耦合器可以配置为增加电流的范围，其中通过超出电流范围的注入锁定将半导体激光器以频率方式锁定到光学谐振器，以用于保持没有反馈光学装置的情况下的注入锁定。