[发明专利]一种基于量子级联激光器的全光纯频率调制系统

权利要求书

1.一种基于量子级联激光器的全光纯频率调制系统，其特征在于包括量子级联激光器（1）、高精度电流源（4）、恒温控制装置（5）、双光束调制系统、光束准直器（11）、分束器（12）、傅里叶红外光谱仪（13）、光束聚焦器（14）、高频红外探测器（15）、高精度示波器（16），其中：

量子级联激光器（1）：用于产生可见光或近红外光，量子级联激光器（1）固定在金属热沉上，频率调制可见光或近红外激光光束和振幅调制抑制可见光或近红外激光光束被汇聚于量子级联激光器（1）的出射端面上；

高精度电流源（4）：用于向量子级联激光器（1）提供直流或者脉宽为Tp、重复频率为ωr的电流脉冲序列，使得量子级联激光器（1）工作在直流或脉冲模式下；

恒温控制装置（5）：用于为量子级联激光器（1）提供一个恒定温度的工作环境，保证量子级联激光器（1）的稳定工作；

双光束调制系统：用于对量子级联激光器（1）输出的光进行两种调制，其中一个增大调制，另一个减小调制，并且使得输出光波长振荡的幅值与可见光或近红外光束光强成正比，实现量子级联激光器（1）的振幅、频率调制、振幅抑制，实现纯频率调制，并输出调制后的光波；

光束准直器（11）：对量子级联激光器（1）输出的光波进行准直调节并输出至分束器（12）；

分束器（12）：将光束准直器（11）输出的光波分成两束功率相同的光束，其中一束经耦合入傅里叶红外光谱仪（13），另一束则经过光束聚焦器（14）聚焦在高频红外探测器（15）的探测面上；

傅里叶红外光谱仪（13）：用于对量子级联激光器（1）输出红外光波长变化的测量；

高频红外探测器（15）：将所探测到的光信号转化成为电信号传递给高精度示波器（16），由高精度示波器（16）实现信号的显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于量子级联激光器的全光纯频率调制系统，其特征在于：所述的双光束调制系统包括频率调制光源（2）、振幅调制抑制光源（3）、多路同步输出半导体激光器驱动（6）、第一光束准直器（7）、第一光束聚焦器（8）、以及第二光束准直器（9）、第二光束聚焦器（10），其中：

多路同步输出半导体激光器驱动（6）：用于提供幅值为a的直流或重复频率为ω_m的电流脉冲序列，使得频率调制光源（2）工作在直流或脉冲模式下；同时提供幅值为b的直流或重复频率为ω_m的电流脉冲序列，且与频率调制光源（2）的驱动电流保持同步，使得振幅调制抑制光源（3）工作在直流或脉冲模式下；

频率调制光源（2）：作为可见或近红外的激光光源，产生中心波长为λ₁的可见或近红外光束，并通过第一光束准直器（7）和第一光束聚焦器（8）后将可见或近红外光束聚焦在量子级联激光器（1）的出射端面，引起量子级联激光器（1）输出的红外光波以频率ω_m振荡，且振幅增大，输出光波长振荡的幅值与可见光或近红外光束光强成正比；

振幅调制抑制光源（3）：作为可见或近红外的激光光源，产生中心波长为λ₂的可见或近红外光束，其中λ₁λ₂，并通过第二光束准直器（9）和第二光束聚焦器（10）后将可见或近红外光束聚焦在量子级联激光器（1）的出射端面，引起量子级联激光器（1）输出的红外光波以频率ω_m振荡，且振幅减小，输出光波长振荡的幅值与可见光或近红外光束光强成正比。

3.根据权利要求2所述的一种基于量子级联激光器的全光纯频率调制系统，其特征在于：所述频率调制光源（2）所发出的可见或近红外光，其对应的光子能量与量子级联激光器（1）中价带顶与导带激光上能级的带隙能量相等或相差不大于1个声子能量；振幅调制抑制光源（3）所发出的可见或近红外光，其对应的光子能量大于量子级联激光器（1）中价带顶与导带激光上能级的带隙能量。