[发明专利]激光频率稳定装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种激光频率稳定装置及方法。

背景技术

随着激光器的应用范围越来越广泛，对激光器输出频率的稳定度要求越来越高。现有的激光器采用的频率稳定装置是利用一个高精细度的法布里-玻罗光学谐振腔实现对激光频率的锁定。通过偏振分光棱镜获得光学谐振腔的反射信号，并用光电探测器接收上述信号后和电光调制器的驱动源发出的信号进行混频，经过低通滤波器得到频率的纠偏信号作为快环和慢环分别反馈给声光调制器驱动源的调频端口和激光器本身的压电陶瓷，以压窄激光器的线宽和长期漂移。然而，上述方法难以完全消除激光器频率漂移问题，需要通过其他方式对激光器的输出频率进行稳频。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种激光频率稳定装置及方法，用于处理激光器频率漂移问题。

为了达到以上目的，本发明所提供的激光频率稳定装置，包括激光器、声光调制器、偏振片、偏振光分光镜、电光调制器、λ/4波片、干涉仪依顺次通过激光光路连接，所述偏振光分光镜通过激光光路与光电探测器连接；所述声光调制器和电光调制器通过电缆分别连接有第一驱动源和第二驱动源；所述光电探测器通过电缆与分光器连接；所述分光器的一个端口、第二驱动源通过电缆与混频器相连，所述混频器与低通滤波器相连，所述低通滤波器与运算器的输入端相连；所述分光器的另一端口与放大器相连，所述放大器与调制解调信号发生器相连，所述调制解调信号发生器与运算器的输入端相连，所述运算器的输出端与第一驱动源相连。

本发明所提供的激光频率稳定方法，包括以下步骤：

步骤S1，获取激光通过声光调制器的一级衍射光；

步骤S2，一级衍射光经过偏振片滤波后通过偏振光分光镜分成两束光，其中一束光被电光调制器接收，另一束光被光电探测器接收；

步骤S3，将通过电光调制器的光经过λ/4波片后射入干涉仪内；

步骤S4，光电探测器接收到光后将其传输至分光器进行分光处理，分成两束频率一样的信号流，并将其中一束信号流与第二驱动源输出的信号在混频器内进行混频，并将混频后的信号传输至低通滤波器进行过滤，将过滤后的信号A传递给运算器；另一束信号流经放大器后进入调制解调信号发生器内进行信号处理，然后将处理完成的信号B同样传递给运算器；

步骤S5，运算器接收到信号A和信号B后，会对两个信号进行分析处理，先信号B/放大器倍数得到信号B的平均值，并将该平均值与信号A进行比较，运算器会将平均值与信号A之间的中间值(反馈信号)传递给第一驱动源；

步骤S6，第一驱动源接收到反馈信号后对会声光调制器进行调整，从而保持输入至干涉仪内的激光信号的稳定性。

本发明通过偏振光分光镜两束光，一束光被电光调制器接收，并在第二驱动源上形成反馈信号A，另一束光被光电探测器接收并通过分光器产生两个频率相同的信号(a、b)，其中一个信号(a)与反馈信号A在混频器内混频，且混频后的信号发送至低通滤波器，并在低通滤波器内形成第一反馈信号；另一个信号(b)经过放大器放大后经过调制解调信号发生器进行处理形成第二反馈信号；运算器接收第一反馈信号和第二反馈信号后会生产最终的反馈信号，并将最终的反馈信号发送至第一驱动源，进而实现声光调制器来调节激光频率的稳定。

作为本发明的进一步改进是，所述第一驱动源与氢原子钟线缆连接。氢原子钟发出的频率可作为参考信号，在第一驱动源进行声光调制器调节时其最终的反馈信号可与参考信号进行比较，进而实现声光调制器频率调整的稳定性。

优选地，所述激光器的频率与干涉仪的共振频率相对应。这样干涉仪会更好的接收激光器反射的光束。

优选地，所述第一驱动源、第二驱动源均为信号发生器。

优选地，所述偏振光分光镜与光束成45°放置，透射光束与反射光束的强度比为1:1。这样电光调制器和光电探测器检测到的光束强度一致，有利于后续低通滤波器和调制解调信号发生器产生的反馈信号误差。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：

1-激光器；2-声光调制器；3-偏振片；4-偏振光分光镜；5-电光调制器；6-λ/4波片；7-干涉仪；8-光电探测器；9-第二驱动源；10-低通滤波器；11-第一驱动源；12-放大器；13-混频器；14-分光器；15-调制解调信号发生器；16-运算器。

具体实施方式