[发明专利]一种超稳窄线宽激光器系统和耦合调节方法

说明书

本申请公开了一种超稳窄线宽激光器系统，包括顺序连接的激光器、光纤隔离器、声光调制器、光纤耦合器、电光调制器、环形器。所述光纤耦合器旁路输出稳定激光。所述环形器输出端口返回的光经第三端口输出至第一光电探测器，获得误差信号。所述环形器输出端口的光经光纤耦合镜、光学参考腔输出至第二光电探测器。所述光纤耦合镜固定在调整架上，所述调整架配置为在垂直于光传播方向的平面上平移、且在沿光传播方向上改变水平偏离角、垂直偏离角，使耦合到光学参考腔的光强最大。本申请还包含所述超稳窄线宽激光器系统的调节方法。本申请解决可移动超稳激光器组成复杂、调节操作不便的问题。

技术领域

本申请涉及激光器领域，尤其涉及一种超稳窄线宽激光器系统和耦合调节方法。

背景技术

窄线宽稳频激光是许多研究领域的重要组成部分，比如，光学频率标准、低相噪微波信号产生、基于光纤的光学频率传递、引力波探测、相对论验证、基本物理常数的测量、高精密光谱与量子测量和量子信息科学等。受限于超稳窄线宽激光器系统庞大的体积，仅可在实验室中进行使用，限制了它在工程上的应用。小型化、可移动的设计可以使超稳激光器系统不受时间与空间的限制，对推动其相关领域的发展，以及应用的探索有重大价值。

目前，小型化、可移动超稳激光器的光路通常采用小型化的自由空间的光学组件安装在固定于光学参考腔外的真空腔上的设计，使自由运转的激光器发出的激光耦合到光学参考腔上。该设计需要多个透镜、偏振分光棱镜、四分之一波片、二分之一波片以及需要施加高压的电光晶体。在精确设计各光学组件的空间位置并固定后，仍需大量地调节才可将激光很好地耦合进光学参考腔。组件繁多，设计复杂，操作繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超稳窄线宽激光器系统和耦合调节方法，实现了紧凑便捷的可移动超稳窄线宽激光器光路部分的设计。本申请解决现有技术的可移动超稳激光器组成复杂、调节操作不便的问题。

本申请实施例提供一种超稳窄线宽激光器系统，包括顺序连接的激光器、光纤隔离器、声光调制器、光纤耦合器、电光调制器、环形器。

所述光纤耦合器旁路输出稳定激光。所述环形器输出端口返回的光经第三端口输出至第一光电探测器，获得误差信号。所述环形器输出端口的光经光纤耦合镜、光学参考腔输出至第二光电探测器。所述光纤耦合镜固定在调整架上，所述调整架配置为在垂直于光传播方向的平面上平移、且在沿光传播方向上改变水平偏离角、垂直偏离角，使耦合到光学参考腔的光强最大。

优选地，所述超稳窄线宽激光器系统中，所述调整架包含调节部和固定部。所述固定部装配有光学参考腔。所述调节部装配有光纤耦合镜，所述调节部包含水平位移调节组件、垂直位移调节组件、水平偏离角调节组件、垂直偏离角调节组件；所述水平、垂直的方向均与光路方向垂直。

优选地，所述的超稳窄线宽激光器系统，还包含带荧光粉光阑；所述光阑的位置装配在调节部朝向所述固定部的一端，所述光阑的荧光面与参考腔镜相对。来自光学参考腔反射光通过光阑中心孔。

进一步优选地，所述光阑带有水平调节螺栓和垂直调节螺栓，分别用于实现光阑中心孔在水平和垂直方向平移。

本申请实施例还提出一种超稳窄线宽激光器耦合调节方法，使用本申请实施例所述装置，包含以下步骤：

使用可见激光辅助，调节所述调整架，使光学参考腔投射端出现光斑；

调节所述调整架，使激光光路的光学参考腔反射光与入射光光路重合；

在垂直和水平两个方向平移调节所述调整架，使第二光电探测器生成的电信号脉冲幅度最大。

优选地，在所述调节所述调整架的过程中，改变激光传输方向的水平偏离角、垂直偏离角，且调节所述光纤耦合镜的焦距，使第一光电探测器检测信号的强度最大。

优选地，调节声光调制器驱动电压，使激光经所述声光调制器的功率满足预设功率。