[发明专利]一种Rb原子饱和吸收稳频795nm外腔面发射激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种外腔面发射激光器。

背景技术

垂直外腔面发射激光器的出现正引发了半导体激光器领域的一场革命，因而在多通道高速光通迅、光学信号处理、高密度光存储、光互连及光学读写等方面有重要应用价值。同时，随着以个人移动和固定宽带为代表的通信业务的不断普及，互联网和大型数据中心为代表的IT业务的迅猛发展，使得当前信息化社会对于光通信需求达到了前所未有的高度。

伴随着半导体激光器技术的飞速发展，现代激光技术提高了半导体激光器光束输出质量，同时窄化了激光光谱线宽，使它在激光冷却与囚禁原子、高分辨光谱、量子频标原子钟和核磁共振陀螺等前沿科学研究方面有着广泛的用途。在这些领域应用中要求半导体激光器窄线宽输出，同时光束质量要求单模输出，因此需要外部光学反馈技术来压窄激光线宽和限制横模，现有技术存在激光频率漂移的问题。

发明内容

本发明要解决现有技术存在激光频率漂移的问题，而提供一种Rb原子饱和吸收稳频795nm外腔面发射激光器。

一种Rb原子饱和吸收稳频795nm外腔面发射激光器由垂直腔面发射激光器、光隔离器件、压电光子晶体光栅、激光控制电路、锁相放大器、差分探测器、Rb原子气室及光学镜头组成；

所述的垂直腔面发射激光器为AlGaAs基半导体激光器，输出波长为795nm±2nm；

所述的压电光子晶体光栅有多个DBR区域，每个DBR区域包含20对～40对不掺杂的GaAs/AlGaAs半导体层；

在垂直腔面发射激光器加频率，频率正弦信号通过激光控制电路直接调制在垂直腔面发射激光器的驱动电流上，垂直腔面发射激光器出射光束，入射到光隔离器件上，然后经光学镜头，将Rb原子气室带有饱和吸收信号的检测光以及参考光由差分探测器探测，实现探测光和参考光的光电流直接相减，经过锁相放大器进行信号放大，相减的光电流信号转换为电压信号，利用电压跟随器监视检测光和参考光的强度是否一致，再利用锁相放大器内置的正弦波信号与输入电信号混频获得反馈回路稳定频率的微分信号，最后微分信号送入激光控制电路，激光控制电路将反馈信号分成两路分别控制压电光子晶体光栅和垂直腔面发射激光器的驱动电流及热沉温度控制电路，将垂直腔面发射激光器的频率锁定在铷原子的饱和吸收线上。

本发明的有益效果是：

本发明的主要目的在于提供一种稳频795nm外腔面发射激光器的外腔设计方法，可以有效抑制激光频率漂移，应用于Rb原子的激光冷却与囚禁，大大提高原子钟和核磁共振陀螺等激光信息频率为基础的传感器的稳定性和精确度。

采用饱和吸收光谱技术将光栅外腔反馈窄线宽输出的半导体激光器的频率锁定到铷原子D2线上，通过对反馈回路中的电信号进行优化处理，并将反馈信号同时加载到激光电流和激光沉底工作温度反馈上，使半导体激光器的频率锁定。

本发明用于一种Rb原子饱和吸收稳频795nm外腔面发射激光器。

附图说明

图1为本发明一种Rb原子饱和吸收稳频795nm外腔面发射激光器的结构示意图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：结合图1具体说明本实施方式，本实施方式一种Rb原子饱和吸收稳频795nm外腔面发射激光器由垂直腔面发射激光器1、光隔离器件2、压电光子晶体光栅3、激光控制电路4、锁相放大器5、差分探测器6、Rb原子气室7及光学镜头9组成；

所述的垂直腔面发射激光器1为AlGaAs基半导体激光器，输出波长为795nm±2nm；

所述的压电光子晶体光栅3有多个DBR区域，每个DBR区域包含20对～40对不掺杂的GaAs/AlGaAs半导体层；

在垂直腔面发射激光器1加频率，频率正弦信号通过激光控制电路4直接调制在垂直腔面发射激光器1的驱动电流上，垂直腔面发射激光器1出射光束，入射到光隔离器件2上，然后经光学镜头9，将Rb原子气室7带有饱和吸收信号的检测光以及参考光由差分探测器6探测，实现探测光和参考光的光电流直接相减，经过锁相放大器5进行信号放大，相减的光电流信号转换为电压信号，利用电压跟随器监视检测光和参考光的强度是否一致，再利用锁相放大器5内置的正弦波信号与输入电信号混频获得反馈回路稳定频率的微分信号，最后微分信号送入激光控制电路4，激光控制电路4将反馈信号分成两路分别控制压电光子晶体光栅3和垂直腔面发射激光器1的驱动电流及热沉温度控制电路，将垂直腔面发射激光器1的频率锁定在铷原子的饱和吸收线上。