[发明专利]一种795nm激光稳频系统及其稳频方法

说明书

一种795nm激光稳频系统及其稳频方法，本发明涉及一种激光稳频系统及其稳频方法。本发明要解决现有激光器存在着体积大、功耗高、稳频精度低及稳定性差的问题。系统包括主电路板、半导体激光器、连接器接口、1/2λ波片、偏振分光棱镜、反射棱镜、铷原子气室、平衡光电探测器及信号处理集成电路；方法：1/2波片与偏振分光棱镜从激光器出射光中分出一束光，进入稳频部分的光束被分为一束探测光，直接入射到铷原子气室，另一束作为参考光，不经过铷原子气室，两束光被平衡光电探测器接收。平衡光电探测器输出两束光的差分信号，送到后续锁相放大器，锁相放大器给出反馈信号送到激光器温控与驱动模块，调整激光器输出频率。

技术领域

本发明涉及一种激光稳频系统及其稳频方法。

背景技术

激光以其特有的性质，广泛应用于各个领域。其一个显著的优点就是单色性好。但是，随着激光应用的日益广泛和光电子技术的飞速发展，对输出激光品质提出了更高的要求，许多领域一般的激光器已不能满足要求。在许多应用中需要使用具有准确的频率稳定性的激光光源，例如干涉检测、光谱学、光通信和原子磁力计，以及原子钟。此外，稳定的激光光源也被用于商业应用，如精密加工工具，激光振动计和重力仪。在这样的应用中，一方面需要降低功率和激光光源的尺寸，以便于制造便携式设备；另一方面，对高稳定性激光光源的需求正在迅速增长，随着应用日益广泛，如高分辨率光谱或使用原子钟的精确导航系统。

795nm激光器是原子钟系统和磁力仪系统的主要激光光源，其频率稳定性直接决定了所在系统的精度。在原子钟系统中，795nm激光器的频率稳定性决定了时间基准的精度；在原子磁力仪系统中，795nm激光器的频率稳定性决定了磁力仪的磁场测量精度。目前虽然有不少原子钟及原子磁力仪系统已经被研发出来，但是小型化、低功耗、高精度的原子钟或原子磁力仪研发依然有不少技术难题有待解决。目前的795nm激光器存在着体积大、功耗高、稳频精度低、稳定性差的问题。其中，小型化的高稳定度激光光源是限制小型化原子钟或原子磁力仪实用化的一个重要障碍。

发明内容

本发明要解决现有795nm激光器存在着体积大、功耗高、稳频精度低及稳定性差的问题，而提供一种795nm激光稳频系统及其稳频方法。

一种795nm激光稳频系统包括主电路板、795nm VCSEL半导体激光器、预留DIN连接器接口、第一1/2λ波片、第一偏振分光棱镜、第一反射棱镜、第二反射棱镜、第二1/2λ波片、第二偏振分光棱镜、立方体铷原子气室、平衡光电探测器及信号处理集成电路；

795nm VCSEL半导体激光器、预留DIN连接器接口、第一1/2λ波片、第一偏振分光棱镜、第一反射棱镜、第二反射棱镜、第二1/2λ波片、第二偏振分光棱镜、立方体铷原子气室及平衡光电探测器设置于主电路板的一面；

所述的795nm VCSEL半导体激光器出射光为偏振光或非偏振光；

所述的预留DIN连接器接口包括第一连接器及第二连接器，其中第一连接器为平衡光电探测器信号输出接口，第二连接器为激光器驱动信号输入接口；

所述的第一1/2λ波片安装于第一聚四氟乙烯小型镜架上，并与第一偏振分光棱镜胶合在一起，组成第一偏振分光系统；

所述的第二1/2λ波片安装于第二聚四氟乙烯小型镜架上，并与第二偏振分光棱镜胶合在一起，组成第二偏振分光系统；

所述的第一反射棱镜及第二反射棱镜与第二偏振分光系统胶合在一起；

所述的立方体铷原子气室前后外表面垂直于探测光束，且前后表面上距离中点0.5cm～1cm的区域内制作有薄膜铂电阻惠斯通电桥电路，立方体铷原子气室上下外表面及左右外表面上制作有氧化铟锑薄膜加热线，立方体铷原子气室粘接于印刷电路板上，薄膜铂电阻惠斯通电桥电路及氧化铟锑薄膜加热线通过导线与印刷电路板保持电气连接，印刷电路板通过第一DIN连接插座连接在主电路板上；