專利名稱：一種單縱模激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及到LD泵浦的微片式單縱模激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)。
背景技水
自1960年，世界上第一臺激光器發(fā)明以來，各種不同方式的激光器的研究 及其應(yīng)用開始突飛猛進。特別是60年代末到70年代初，隨著室溫工作的LD的 發(fā)明成功以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，以LD泵浦的固體激光器廣泛地開始應(yīng)用在科學(xué) 研究、光纖通信、光學(xué)存儲、生物醫(yī)療、激光診斷分析、激光雷達、激光加工 與計量、光纖傳感技術(shù)等等廣泛的行業(yè)。隨著人們在科學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng) 用層次的提高，對激光器的功率、線寬、頻率復(fù)現(xiàn)性、頻率穩(wěn)定性、波長調(diào)諧 精度及范圍等等有了更加苛刻的要求，而其中頻率穩(wěn)定性則是最為重要的參數(shù) 要求之一，特別是在精密干涉測量、光頻標、光通信、激光陀螺及精密光譜研 究方面顯得極為重要。
激光器的單縱模輸出早已不是難事，然而由于環(huán)境溫度的起伏、激光管的 發(fā)熱、激光管的泵浦電流變化、機械振動、激光介質(zhì)中反轉(zhuǎn)集居數(shù)的起伏、大 氣的氣壓及濕度變化等等，都有可能導(dǎo)致單縱^^莫激光器中心頻率的漂移。目前 常用的穩(wěn)頻方法有蘭姆凹陷穩(wěn)頻、塞曼穩(wěn)頻、飽和吸收穩(wěn)頻等方法，原理是通 過探知激光器腔內(nèi)頻率的變化，作為探測信號反饋到電子伺服系統(tǒng)上，通過控 制壓電陶覺來改變腔長，以此來穩(wěn)定頻率。這樣的方法往往可以得到極高的頻 率穩(wěn)定性，但是由于系統(tǒng)的復(fù)雜性及精密性，在小型、低成本的單縱模激光器 上并不具有優(yōu)勢。
對于LD泵浦的小型化單縱模激光器，導(dǎo)致其頻率漂移的因素中，溫度的變 化往往占據(jù)主導(dǎo)作用。因此，如果能夠控制溫度的變化，頻率的穩(wěn)定性可以控 制到很高的數(shù)值。以LD泵浦的532nm微片式單縱模固體激光器為例，如果腔內(nèi) 晶體溫度可以控制到o. orc的變化精度，忽略其它因素的影響，頻率波動可以 達到30MHz水平。然而由于溫度控制的復(fù)雜性和延遲性，僅僅通過控制溫度的 方法并不能使頻率穩(wěn)定在理想值，因此，找到一種補償溫度變化的方法將是更 有意義的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要建立在以LD泵浦的微片式單縱模激光器的中心頻率隨溫度、LD 泵浦電流以及其它參數(shù)等具有明顯的規(guī)律變化基礎(chǔ)之上，但并不僅限于LD泵浦 的微片式激光器上的一種低成本、低功耗、結(jié)構(gòu)簡單、體積小的穩(wěn)頻方法。 ,本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的一種單縱模激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)至少包括單縱模激光器、溫度控 制模塊(一級或多級)、溫度探測元件、激光電流源模塊、溫度反饋電路，通 過溫度控制模塊、溫度探測元件和溫度反饋電路來改變工作電流，其相互補償 縱模頻率漂移，提高激光器的波長穩(wěn)定性。
進一步的，所述的單縱模激光器為LD泵浦的固體激光器，輸出單縱模，其 波長隨溫度變化速率和隨泵浦電流的變化速率存在一個對應(yīng)關(guān)系，從而通過改 變電流來補償溫度變化導(dǎo)致的波長波動。
進一步的，所述的溫度控制模塊控制激光器的溫度或者僅僅控制激光腔， 將其控制在一個較容易實現(xiàn)的溫度范圍。
進一步的，所述的溫度探測元件用以檢測激光器的實際溫度。
據(jù)該溫度和泵浦電源對波長影響的對應(yīng)關(guān)系來調(diào)整泵浦電流，使波長達到穩(wěn)定。 進一步的，所述的溫度探測元件可用其它能夠直接測量激光器的輸出波長 的元件替代。
本發(fā)明的系統(tǒng)是可以應(yīng)用于LD泵浦的微片式激光器上的一種低成本、低功 耗、結(jié)構(gòu)簡單、體積小的穩(wěn)頻方法。
圖l是本發(fā)明的原理沖莫塊圖。
具體實施例方式
現(xiàn)結(jié)合
對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明的基本工作原理是
對于單縱模激光器，由于溫度的變化，必然會導(dǎo)致激光腔長的變化，最終 會使激光器中心頻率發(fā)生漂移，另外，對于LD泵浦的單縱才莫激光器，由于LD 泵浦電流的變化，會導(dǎo)致激光腔溫度場分布和熱透鏡的變化，繼而也會導(dǎo)致激 光器中心頻率的漂移。對于具有良好單縱模性能的LD泵浦微片式激光器，由于 其體積小，結(jié)構(gòu)簡單，因而控溫較容易，并具有較高的溫度控制精度，且中心 頻率的漂移也較易控制。 .
本穩(wěn)頻系統(tǒng)的工作方法就是建立在上述基礎(chǔ)之上的。首先，用溫度控制才莫 塊將單縱模激光器的溫度控制在一溫度波動足夠小的范圍內(nèi)。由于溫度的變化 必會導(dǎo)致頻率的漂移或波動，因而，可以通過精密的溫度探測元件實時探測激 光器(或腔內(nèi))的溫度變化，以此作為信號反饋，通過電路來控制LD的泵浦電 流，來修正頻率隨溫度的漂移變化。由于是通過控制LD泵浦電流來代替精確的 溫度控制，因而降低了穩(wěn)頻系統(tǒng)的復(fù)雜性。
舉例說明如下如果在可忽略其它參數(shù)影響，只需考慮溫度對頻率的漂移
影響下，假設(shè)通過激光器溫度控制模塊對激光器(或腔內(nèi)晶體)控溫，可使激
光器(或腔內(nèi)晶體)溫度控制在0. 05。C的精度，同時假i殳LD泵浦的單縱模激光 器隨溫度變化系數(shù)為+8 pm/。C，隨電流變化為+0. 15 pm/mA，可以簡單計算出， 如果溫度升高0. 03"，LD的泵浦電流只需減少2mA即可使波長拉回到原中心頻 率。由于電流變化導(dǎo)致的熱透鏡變化很快，可以^f艮快地補償由于溫度帶來的頻 率漂移。實際上，在具體實施中，應(yīng)使系統(tǒng)受到如機械振動等等環(huán)境的影響盡 可能小。
請參閱圖1所示為本發(fā)明的具體實施方式
的模塊圖，本發(fā)明包括LD泵浦的 微片式單縱模激光器1、激光器(或激光腔)溫度探測元件201及溫度探測處理 模塊202、溫度反饋電路301、激光電流源模塊302、激光器控溫元件模塊4(— 級或多級)。
單縱模激光器1由一級或多級的溫控元件和沖莫塊4進行溫控，使其整體(或 內(nèi)部激光腔)溫度維持在一個較穩(wěn)定的溫度范圍，使激光器(或激光腔)溫度 波動范圍很小，通過高精度的溫度探測元件201對單縱才莫激光器(或內(nèi)部腔體) 探溫，然后通過溫度探測單元202把溫度變化信號變成電信號，通過反饋電路 301，去反饋作用激光電流源302,通過其電流的升降來調(diào)節(jié)由于溫度變化帶來 的波長漂移，最終達到穩(wěn)頻的目的。
盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式 上和細節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種單縱模激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于至少包括單縱模激光器、溫度控制模塊、溫度探測元件、激光電流源模塊、溫度反饋電路；通過溫度控制模塊、溫度探測元件和溫度反饋電路來改變工作電流，其相互補償縱模頻率漂移，提高激光器的波長穩(wěn)定性。
2. 如權(quán)利要求1所述的單縱模激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于所述的單縱模 激光器為LD泵浦的固體激光器，輸出單縱模，其波長隨溫度變化速率和隨泵 浦電流的變化速率存在一個對應(yīng)關(guān)系，從而通過改變電流來補償溫度變化導(dǎo) 致的波長波動。
3. 如權(quán)利要求1所述的單縱沖莫激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度控 制模塊控制激光器的溫度或者僅僅控制激光腔，將其控制在一個較容易實現(xiàn) '的溫度范圍。
4. 如權(quán)利要求1所述的單縱模激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度探 測元件用以檢測激光器的實際溫度。
5. 如權(quán)利要求1或4所述的單縱模激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于所述的溫 度反饋電路根據(jù)溫度探測元件檢測到的實際溫度并根據(jù)該溫度和泵浦電源對 波長影響的對應(yīng)關(guān)系來調(diào)整泵浦電流，使波長達到穩(wěn)定。
6. 如權(quán)利要求1或4所述的單縱模激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于所述的溫 度探測元件可用其它能夠直接測量激光器的輸出波長的元件替代。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及到LD泵浦的微片式單縱模激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)。本發(fā)明的一種單縱模激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)至少包括單縱模激光器、溫度控制模塊(一級或多級)、溫度探測元件、激光電流源模塊、溫度反饋電路。通過溫度控制模塊、溫度探測元件和溫度反饋電路來改變LD工作電流，其相互補償縱模頻率漂移，提高激光器的波長穩(wěn)定性。故，本發(fā)明的系統(tǒng)是可以應(yīng)用于LD泵浦的微片式激光器上的一種低成本、低功耗、結(jié)構(gòu)簡單、體積小的穩(wěn)頻方法。
文檔編號H01S3/13GK101355231SQ20081007179
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者伍鶴會, 礪 吳, 柏天國, 王艷麗, 彬 韓, 馬英俊 申請人:福州高意通訊有限公司