[发明专利]激光腔外功率稳定装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种线偏振激光功率稳定技术，特别是基于计算机输入输出卡以及程序实现的PID控制方法，能够实现激光系统的腔外功率稳定，具体为一种激光腔外功率稳定装置及其方法。

背景技术

激光技术在通信、医疗、工业制造和科研等众多领域具有广泛的应用。激光功率的稳定性是这些应用中的一个关键因素。通过负反馈系统调整激光器的谐振腔或直接调节驱动源可以实现光功率稳定。但是，传统的负反馈方法及装置在调节光功率的同时还会改变激光器的输出波长，在对激光功率和频率稳定性都有较高要求的情况并不能满足要求。因此迫切需要一种能够使激光功率以及频率均保持稳定输出的装置及方法。

发明内容

本发明为解决目前激光稳定方法在稳定功率的同时不能保证频率(波长)稳定的技术问题，提供一种激光腔外功率稳定装置及其方法。

本发明所述激光腔外功率稳定装置是采用以下技术方案实现的：一种激光腔外功率稳定装置，包括激光器系统，激光器系统的出射光路上顺次设有第一λ/2波片和偏振分光器，偏振分光器的透射光路上顺次设有第二λ/2波片和声光调制器；所述偏振分光器的反射光路上设有光电探测器，光电探测器的信号输出端连接有一个内设基于labview的数据处理及PID控制程序的计算机控制单元；计算机控制单元的信号输出端与声光调制器的驱动调制端口相连接。

本发明所述激光腔外功率稳定方法是采用以下技术方案实现的：一种激光腔外功率稳定方法，包括以下步骤：(a)激光器系统出射的激光经过第一λ/2波片后被偏振分光器分成两束偏振方向相互垂直的光，其中反射方向的激光被光电探测器转换成相应电信号后作为参考信号输入至计算机控制单元；透射方向的激光作为主输出激光经过第二λ/2波片后输入至声光调制器；计算机控制单元将参考信号与设定的输出光功率对应的电压值进行比较后产生误差信号，并将误差信号转换成有效电平控制信号输入至声光调制器的驱动调制端口，控制声光调制器输出的1级衍射光功率保持稳定。

本发明所述激光器系统是待稳定的激光系统，由第一λ/2波片以及偏振分光器获得两束偏振方向垂直的线偏振光，其中偏振分光器处的反射光作为光功率稳定的参考信号，透射光作为待稳定的主激光输出。第二λ/2波片用于调整线偏振光的方向，使得声光调制器获得较高的声光衍射效率，声光调制器对输入的激光进行调制，分成方向不同的“0”级和“1”级衍射光输出，“1”级衍射光的强度可以由声光调制器的驱动调制端口进行幅度控制。光电探测器探测经偏振分束器反射的激光，将光强信号转化为电信号，进入计算机控制单元，计算机控制单元完成数据采集，并利用内设的PID控制程序进行数据转换和误差信号生成，获得有效电平控制信号，输出到声光调制器的驱动调制端口，完成对主激光的功率输出控制。

所述的声光调制器驱动采用射频信号驱动声光调制晶体，PID控制程序产生的电压信号控制射频信号的幅度。

进一步的，所述计算机控制单元将接收到的参考信号V₁与设定的输出光功率对应的电压值进行比较，获得误差信号V₂，并通过变换公式得出输入至声光调制器驱动调制端口的有效电平控制信号V₃；所述变换公式为V3=5.82706×V23+(-7.8548)×V22+4.52507×V2+2.4149.]]>