[发明专利]一种激光器功率稳定及降噪系统

说明书

本发明公开一种激光器功率稳定及降噪系统，包括激光器、功率稳定及降噪装置以及位相锁定装置。本发明所述激光器功率稳定及降噪系统中，从激光器出射的激光经过所述功率稳定及降噪装置中的马赫‑增德尔干涉仪透射后，激光器输出激光的功率稳定性得到改善，同时其低频段强度噪声得到抑制；马赫‑增德尔干涉仪的透射输出光束经过半波片和偏振分束器，分一小部分光进入位相锁定装置，利用位相锁定装置锁定马赫‑增德尔干涉仪的位相，使得功率稳定及降噪装置能够长时间稳定运转。所述激光器功率稳定及降噪系统不仅成本低，而且结构简单、稳定性高、尺寸小且不改变原光路传播方向，能够在光路上实现即插即用，具有操作简单、适合批量生产的优点。

技术领域

本发明涉及激光器功率稳定控制技术领域，特别是涉及一种激光器功率稳定及降噪系统。

背景技术

激光器输出激光本身具有良好的单色性、方向性、相干性以及高亮度等独特优势，已经被广泛应用于信息检测、通信、国防等领域。特别是高功率、窄线宽的激光器已经成为量子信息处理、量子成像及精密测量等科学研究和应用领域的主要光源。近年来，随着量子技术的发展，制备高品质的非经典光场如高压缩度的压缩态光场和高纠缠度的量子纠缠态光场，成为后续应用中的必然需求。激光光源的输出性能优良与否是制备高品质非经典光场关键问题之一，激光器的输出功率稳定性、噪声特性都与非经典光场的制备直接相关，尤其是低频段非经典光场的制备。

目前，常用的激光器功率稳定的方案通过光反馈的方法进行激光调制，进而通过反馈消除激光功率无规律的起伏。其中一种方案是采用声光调制器以及外部反馈电路，如中国发明专利201310687652.2中涉及的“一种中波红外激光功率稳定装置及稳定方法”和文献“移器反馈控制的397.5nm紫外激光功率稳定研究，中国激光，45(10)：1001008(2018)”中，激光通过声光调制器产生布拉格衍射光信号，该信号经过包含光电探测器、锁相放大器、控制器等外部反馈回路，反馈回声光调制器实现对激光功率的稳定控制。另一种方案是将声光调制器更换为电光调制器，如文献“高精度激光光束功率稳定器的研究，计量学报，21(3):0161(2000)”，方法步骤同上，激光经过电光调制器后携带调制信号，通过对调制信号的检测并通过光电探测器、控制器等反馈至电光调制器实现激光功率的稳定控制。上述两种种方案，不论使用声光调制器还是电光调制器，均首先需要复杂的反馈回路去实现激光功率的稳定性控制，其次该方案中关键器件-声光调制器或电光调制器价格比较昂贵，而且该方案中虽然激光的稳定性得到了改善，但是激光的强度噪声并没有得到明显的降低。

另外，也有方案提出在激光器输出光路中插入非线性晶体，通过将激光的二阶非线性过程转换为倍频光的效率，补偿激光功率的波动，如中国发明专利201510492404.1中涉及的“一种激光器功率稳定装置及方法”。采用插入非线性晶体稳定激光功率的方案中，也没有同时实现降低激光的强度噪声的效果，且非线性晶体也价格昂贵并不是最佳的选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光器功率稳定及降噪系统，以解决现有的激光器功率稳定方案结构复杂、价格昂贵、且无法在稳定激光功率的同时实现降噪的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种激光器功率稳定及降噪系统，所述激光器功率稳定及降噪系统包括：激光器、功率稳定及降噪装置以及位相锁定装置；所述功率稳定及降噪装置包括第一平面反射镜、马赫-增德尔干涉仪、第四平面反射镜、半波片以及偏振分束器；所述马赫-增德尔干涉仪包括第一分束器、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第二分束器以及压电陶瓷；