[发明专利]一种超稳激光器激光自适应耦合入腔匹配系统及方法

权利要求书

1.一种超稳激光器激光自适应耦合入腔匹配系统，其特征在于： 在激光光轴上依次设置第一分光棱镜、第一楔形棱镜、第一步进电机、第二步进电机、第二楔形棱镜、偏振分光棱镜、1/4波片、F-P腔；

在偏振分光棱镜的反射光路中设置第二分光棱镜，第二分光棱镜在透射光路中设置电荷耦合单元和第三分光棱镜，其中第一分光棱镜的反射光透射过第三分光棱镜的中心位置，且在第三分光棱镜的反射光路中设置四象限光电探测器；

激光光束通过第一分光棱镜分成两束，其中一束通过第三分光棱镜透射后形成参考光进入四象限光电探测器；另一束射向F-P腔，经过F-P腔反射，经1/4波片，由偏振分光棱镜反射经过第二分光棱镜后，一半透射进入电荷耦合单元探测信号光光斑质心，一半通过第三分光棱镜反射进入四象限光电探测器；电荷耦合元件测量反射光斑的质心位置变化，同时四象限光电探测器对第三分光棱镜透射的参考光和反射的信号光进行拍频测量相位信息变化；

电荷耦合元件与四象限光电探测器通过步进电机电路驱动第一步进电机和/或第二步进电机，控制第一楔形棱镜和第二楔形棱镜绕光轴旋转调整激光指向使激光重新耦合入F-P腔。

2.如权利要求1所述的超稳激光器激光自适应耦合入腔匹配系统，其特征在于：所述步进电机电路驱动第一步进电机的旋转轴旋转，带动第一楔形棱镜绕激光光轴旋转，实现圆环形激光指向调整以实现耦合入腔功能；

和/或，所述步进电机电路驱动第二步进电机的旋转轴旋转，带动第二楔形棱镜绕激光光轴旋转，实现圆环形激光指向调整以实现耦合入腔功能。

3.如权利要求1所述的超稳激光器激光自适应耦合入腔匹配系统，其特征在于：所述第一楔形棱镜的斜面设置在偏离第二楔形棱镜的外侧；

所述第二楔形棱镜的斜面设置在偏离第一楔形棱镜的外侧；第一楔形棱镜与第二楔形棱镜的旋转方向可以产生不同的光轴轨迹，以实现光轴调整。

4.如权利要求1所述的超稳激光器激光自适应耦合入腔匹配系统，其特征在于：所述激光光束通过第一分光棱镜分成两束，其中一束光经过1/2波片调整偏振方向后，通过第三分光棱镜透射后形成参考光进入四象限光电探测器。

5.选用权利要求1-4任一权利要求所述系统的超稳激光器激光自适应耦合入腔匹配方法，包括以下步骤：

S1：激光光束通过第一分光棱镜分成两束，其中一束通过第三分光棱镜透射后形成参考光，另一束光经F-P腔反射后形成信号光，信号光在电荷耦合元件上进行标定，参考光与信号光在四象限光电探测器上标定；

S2：激光器经过力学震动；

S3：通过电荷耦合元件和四象限光电探测器探测光斑位置是否变化：

激光光束经过F-P腔反射，经1/4波片、由偏振分光棱镜反射经过第二分光棱镜后，一半透射进入电荷耦合单元探测信号光光斑质心，一半通过第三分光棱镜反射进入四象限光电探测器测得信号光相位；

S4:S3探测光斑位置未发生变化，激光器正常工作直入F-P腔；

或，S3探测光斑位置发生变化，控制步进电机转动，楔形棱镜绕激光光轴旋转，调整激光指向直至激光重新耦合入F-P腔。

6.如权利要求5所述的超稳激光器激光自适应耦合入腔匹配方法，其特征在于：S3探测光斑位置发生变化时，包括以下步骤：

第二步进电机旋转第二楔形棱镜绕激光光轴旋转1°，每旋转1°都通过计算判断电荷耦合元件的光斑位置以及四象限光电探测器的拍频信号是否满足误差范围，若满足则实现激光耦合入腔；

若第二楔形棱镜旋转360°都不满足，则在第二楔形棱镜不动的情况下调整第一楔形棱镜旋转，第一楔形棱镜绕激光光轴旋转1°，每旋转1°都通过计算判断电荷耦合元件的光斑位置以及四象限光电探测器的拍频信号是否满足误差范围，若满足则实现激光耦合入腔；

若第一楔形棱镜旋转360°都不满足，则旋转第一楔形棱镜绕激光光轴旋转1°，同时旋转第二楔形棱镜绕激光光轴旋转1°，每旋转第二楔形棱镜1°，都通过计算判断电荷耦合元件的光斑位置以及四象限光电探测器的拍频信号是否满足误差范围，若第二楔形棱镜旋转360°都不满足，则再旋转第一楔形棱镜绕激光光轴旋转1°，同时旋转第二楔形棱镜绕激光光轴旋转1°，每旋转第二楔形棱镜1°，都通过计算判断电荷耦合元件的光斑位置以及四象限光电探测器的拍频信号是否满足误差范围，直至电荷耦合元件上的光斑位置以及四象限光电探测器的拍频信号满足误差范围，激光重新耦合入腔。