[发明专利]一种可调谐稳频激光器

说明书

本发明涉及稳频激光器技术领域，提供一种可调谐稳频激光器。该可调谐稳频激光器采取基于晶体光谱烧孔的稳频技术，引入同步控制晶体调谐变换，从而实现波长调谐稳频激光输出。稳频晶体单元包括多块不同的稀土离子掺杂晶体。其中，不同的稀土离子掺杂晶体因其离子能级、离子寿命和离子所处晶格环境不同，引起共振吸收频率位置不同，从而通过稀土离子掺杂晶体的合理选择，可以实现所有所述稀土离子掺杂晶体的非均匀展宽吸收谱线形成一连续的大范围吸收谱线，该吸收谱线中每一个频率位置都可以形成光谱烧孔，从而为稳频提供频率锁定参考。所以在所有所述稀土离子掺杂晶体形成的这一连续的大范围吸收谱线内，激光频率的锁定位置可连续调谐，从而实现大范围波长连续调谐的稳频激光输出。

技术领域

本发明涉及稳频激光器技术领域，尤其涉及一种可调谐稳频激光器。

背景技术

可调谐激光源因其波长可在一定范围内调谐变化，能够适应不同的应用要求，因此灵活性强，在原子激光冷却、量子存储、微波频谱光存储等很多领域都有广泛应用。但是，窄线宽、波长连续可调的超稳频激光源因缺少适用于多波长的频率锁定参考而较难实现。

目前，为了实现激光源的稳频，普遍采用的是基于原子吸收谱线的稳频方法，其只适用于满足原子吸收谱线的频率，虽然可以在吸收谱线范围内微调，或者借助AOM(声光调制器)频移后锁定，但无法实现大范围波长连续调谐的频率锁定。基于超稳F-P(法布里-珀罗)参考腔的稳频方法，其只能将激光频率锁定在以F-P腔自由光谱程为周期的有限几个分立的特定频率位置上，而且随着F-P超稳腔的精细度越高，可实现的频率可调范围也越小。对于变化大的不同波长，必须采用不同F-P参考腔，由此引入的多套真空控温设备和变换光路的调节是非常复杂的。

21世纪初，出现了基于低温稀土离子掺杂晶体的激光稳频技术。该技术中频率锁定参考的温度系数为20Hz/mK左右，比ULE(ultra-low expansion超低膨胀)材料的参考腔的温度系数低很多，而且对加速度的敏感程度也优于优化过的F-P腔一个量级(7×10^-12/g)，因此更适于外场应用，而且有望突破F-P腔的热噪声极限，实现更加高的频率稳定度。但是该种技术同样无法实现大范围波长连续调谐的频率锁定。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本发明的其中一个目的是：提供一种可调谐稳频激光器，解决现有技术中激光器无法实现大范围波长连续调谐的频率锁定的问题。

为了实现该目的，本发明提供了一种可调谐稳频激光器，包括：

可调谐激光源，用于输出设定波长的激光；

分光器，接收所述可调谐激光源输出的激光，并将所述激光分成输出光路和参考光路；

稳频晶体单元，包括多块吸收谱线不同的稀土离子掺杂晶体，所有所述稀土离子掺杂晶体的吸收谱线组成一段连续的吸收谱线，且吸收谱线与所述设定波长相对应的所述稀土离子掺杂晶体位于所述参考光路中；

锁频电路单元，锁定所述参考光路的频率，使得所述频率锁定于所述参考光路中的所述稀土离子掺杂晶体的吸收谱线的光谱烧孔上。

优选的，还包括：

同步控制单元，接收波长选择指令，根据所述波长选择指令控制所述参考光路和所述稀土离子掺杂晶体的位置关系，并根据所述波长选择指令控制所述锁频电路单元。

优选的，所述稳频晶体单元还包括用于固定所述稀土离子掺杂晶体的热沉，所述热沉连接驱动件，所述同步控制单元根据所述波长选择指令控制所述驱动件的运动，使得吸收谱线与所述设定波长相对应的所述稀土离子掺杂晶体运动到所述参考光路中。