基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻方法和裝置制造方法
【專利摘要】基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻方法和裝置屬于激光應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明采用聲光移頻技術(shù)將多臺(tái)基于腔長壓電調(diào)節(jié)的橫向塞曼激光器的輸出激光頻率鎖定于同一臺(tái)參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器的輸出激光頻率上，從而使所有激光器輸出激光具有統(tǒng)一的頻率值，目的是解決傳統(tǒng)穩(wěn)頻激光器相互之間的頻率一致性較低的不足，為超精密激光干涉測量提供一種新型的激光光源。
【專利說明】基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，以光刻機(jī)和數(shù)控機(jī)床為代表的超精密測量與加工技術(shù)朝著大尺度、高精度、多空間自由度同步測量方向發(fā)展，對激光干涉測量系統(tǒng)的總激光功率消耗急劇增加，遠(yuǎn)超過單臺(tái)穩(wěn)頻激光器的輸出激光功率，因此需要同時(shí)采用多臺(tái)穩(wěn)頻激光器進(jìn)行組合測量。然而，不同穩(wěn)頻激光器在相對頻率穩(wěn)定度、激光波長值、波長漂移方向等方面存在差異，這將帶來激光干涉測量系統(tǒng)不同空間自由度的測量精度、波長基準(zhǔn)和空間坐標(biāo)不一致的問題，從而影響整個(gè)多維激光干涉測量系統(tǒng)的綜合測量精度。為了保證激光干涉測量系統(tǒng)的綜合測量精度，要求組合使用的多臺(tái)穩(wěn)頻激光器的頻率一致性要達(dá)到10_8，因此穩(wěn)頻激光器之間的頻率一致性已經(jīng)成為超精密測量與加工技術(shù)發(fā)展亟需解決的關(guān)鍵問題之一。
[0003]目前應(yīng)用于激光干涉測量系統(tǒng)的穩(wěn)頻激光光源主要有雙縱模穩(wěn)頻激光器、橫向塞曼穩(wěn)頻激光器和縱向塞曼激光器等，這類激光器在穩(wěn)頻基準(zhǔn)上以激光增益曲線的中心頻率作為穩(wěn)頻控制的參考頻率，而激光增益曲線的中心頻率隨工作氣體氣壓和放電條件而改變，且多臺(tái)穩(wěn)頻激光器在物理參數(shù)上無法做到高度一致，故其穩(wěn)頻控制的參考頻率存在差異，從而導(dǎo)致多臺(tái)穩(wěn)頻激光器輸出激光的頻率一致性較低，只能到達(dá)10_6?10_7。
[0004]為了解決穩(wěn)頻激光器之間的頻率一致性較差的問題，哈爾濱工業(yè)大學(xué)提出一種雙縱模激光器偏頻鎖定方法(中國專利申請?zhí)朇N200910072517、CN200910072518、CN200910072519和CN200910072523)，該方法以一臺(tái)碘穩(wěn)頻激光器或雙縱模激光器輸出激光的頻率作為基準(zhǔn)，其余多臺(tái)雙縱模激光器相對于基準(zhǔn)頻率偏移一定的數(shù)值進(jìn)行鎖定，從而使多臺(tái)雙縱模激光器的輸出激光具有相同的波長(頻率)，但是該方法在激光頻率的鎖定過程中，需要調(diào)整激光器的內(nèi)部工作參數(shù)，一方面由于調(diào)整的方式屬于間接調(diào)整，系統(tǒng)的響應(yīng)速度相對比較遲緩，另一方面由于每個(gè)激光器的特性參數(shù)存在一定差異，激光器內(nèi)部工作參數(shù)的改變可能會(huì)對激光的頻率穩(wěn)定度產(chǎn)生不良影響，嚴(yán)重的情況甚至?xí)?dǎo)致激光器失鎖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻方法，其目的是結(jié)合聲光移頻器的移頻特性和壓電陶瓷穩(wěn)頻的橫向塞曼穩(wěn)頻激光器的優(yōu)點(diǎn)，為超精密加工與測量技術(shù)提供一種波長一致性優(yōu)良的激光光源。本發(fā)明還提供了一種基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻裝置。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻方法，該方法包括以下步驟:
(I)開啟參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器的電源，經(jīng)過預(yù)熱和穩(wěn)頻過程后，激光器輸出正交偏振的兩個(gè)激光分量，利用偏振分光鏡分離出其中一個(gè)激光分量作為參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器的輸出光，其光波頻率記為v !?，此輸出光由光纖分束器分離成η > I路，記為光束Xi(i=l，2，…，η)，分別作為橫向塞曼激光器Li (i=l，2，…，η)頻率鎖定的參考光束；
(2)開啟雙縱模激光器Li(i=l，2，...，!!)的電源，穩(wěn)頻控制模塊根據(jù)穩(wěn)頻控制算法輸出一預(yù)設(shè)電壓值，該電壓施加在激光器內(nèi)部激光管副輸出端的環(huán)形壓電陶瓷上，使環(huán)形壓電陶瓷的長度在激光管軸向上發(fā)生微小變化，以調(diào)整安裝在環(huán)形壓電陶瓷上的腔鏡在激光管軸向的位置，進(jìn)而調(diào)整激光管的腔長，使激光管工作于單縱模光輸出狀態(tài)，該單縱模光在橫向磁場作用下分裂為正交偏振的兩個(gè)激光分量，并從激光管的主輸出端和副輸出端輸出；
(3)利用渥拉斯頓棱鏡將其內(nèi)部激光管副輸出端的正交偏振的兩個(gè)激光分量分離，其光功率Pi1 (i=l, 2，…，η)和Pi2 (i=l, 2，…，η)由二象限光電探測器測量得出，穩(wěn)頻控制模塊計(jì)算出兩個(gè)激光分量的功率之差Λ Pi=Pi1-Pi2Q=I, 2，…，η)，并根據(jù)Λ Pi (i=l，2，…，η)的正負(fù)和大小調(diào)整施加在環(huán)形壓電陶瓷上的電壓值大小，使Λ Pi (i=l，2，...，!!)趨于零，進(jìn)而使激光的頻率趨于穩(wěn)定數(shù)值；
(4)利用偏振分光鏡分離出激光管主輸出端激光中的一個(gè)激光分量，記為光束Ti (i=l, 2，...，η)，其頻率記為V i (i=l, 2，...，η)，光束Ti (i=l, 2，...，η)分別進(jìn)入驅(qū)動(dòng)頻率為^(1=1,2,…，η)的聲光移頻器Si (i=l，2，…，η)進(jìn)行移頻，其對應(yīng)的輸出激光的頻率記為 Vi+ Zi (i=l, 2，…，η)，此激光再由分光鏡分為強(qiáng)度比為9:1的兩部分光，其中強(qiáng)度相對較大的部分光記為光束Zi (i=l, 2,…，η),作為橫向塞曼激光器Li (i=l, 2,…，η)的輸出激光,強(qiáng)度相對較小的部分光記為光束Yi (i=l, 2，…，η)；
(5)將光束Xi(i=l，2，…，η)分別與光束Yi(i=l，2，…，η)進(jìn)行光學(xué)混頻形成光學(xué)拍頻信號，利用光電探測器將光學(xué)拍頻信號轉(zhuǎn)換為電信號，其頻率值△ Vi=Vi+/;-vr(i=l,2,-,n)由頻率測量模塊測得，頻率調(diào)整模塊根據(jù)測量得到的光學(xué)拍頻信號的頻率值Δ Vi(i=l，2，...，!!)，計(jì)算得出光束XiQ=IJ,"'!!)和Yi(i=l，2，…，η)的頻率差值Vr - Vi=/;- Δ Vi(i=l，2，…，η)，并將聲光移頻器3力=1，2，...，!!)的驅(qū)動(dòng)頻率Z1iQ=I, 2，...，η)調(diào)整為 Vr-Vi (i=l, 2，...，η),從而使橫向塞曼激光器 Li (i=l, 2，...，η)輸出光束Zi (i = l，2，...，!!)的頻率等于參考光束Xi (i = l，2，...，!!)的頻率，即V i+ Zi = vr(i=l, 2，…，η)；
(6)循環(huán)重復(fù)步驟(4)到(5)，通過調(diào)整聲光移頻器Sia=^，...，!!)的工作頻率(α=1，2，…，η)，使橫向塞曼激光器Li (i=l，2，…，η)的輸出激光Zi (i=l，2，…，η)的頻率始
終鎖定于同一頻率值vr。
[0007]—種基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻裝置，包括激光器電源A、穩(wěn)頻狀態(tài)指示燈、參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器、偏振分光鏡A、光纖分束器，其特征在于裝置中還包括η > I個(gè)結(jié)構(gòu)相同、呈并聯(lián)關(guān)系的橫向塞曼激光器(L1, L2,…，Ln),其中每一個(gè)橫向塞曼激光器(L1, L2,-, Ln)的裝配結(jié)構(gòu)是:激光器電源B與激光管連接，激光管放置在橫向磁場模塊中，橫向磁場模塊產(chǎn)生的磁場在豎直方向上，激光管的軸線與磁場方向垂直，環(huán)形壓電陶瓷安裝在激光管的副輸出端，其輸入端接穩(wěn)頻控制模塊，腔鏡安裝在環(huán)形壓電陶瓷上，激光管溫度傳感器貼在激光管外壁上，其輸出端接穩(wěn)頻控制模塊，環(huán)境溫度傳感器與穩(wěn)頻控制模塊連接，渥拉斯頓棱鏡放置在激光管副輸出端后，其后放置二象限光電探測器，二象限光電探測器的輸出端與穩(wěn)頻控制模塊連接，偏振分光鏡B放置在激光管主輸出端前，其后放置聲光移頻器，分光鏡放置在聲光移頻器與光纖合束器的一個(gè)輸入端之間，光纖合束器的另一個(gè)輸入端與光纖分束器的輸出端之一連接，檢偏器放置在光纖合束器的輸出端與高速光電探測器之間，高速光電探測器、頻率測量模塊、頻率調(diào)整模塊、聲光移頻器依次連接，鎖頻狀態(tài)指示燈與頻率調(diào)整模塊連接。
[0008]本發(fā)明具有以下特點(diǎn)及良好效果:
(I)本發(fā)明采用聲光移頻器對多個(gè)橫向塞曼激光器進(jìn)行并聯(lián)頻率鎖定，所有橫向塞曼穩(wěn)頻激光器輸出激光具有統(tǒng)一的頻率值，由于聲光移頻器極高的頻率調(diào)節(jié)分辨力，多個(gè)激光器的頻率一致性可高達(dá)到10_9，比現(xiàn)有方法提高一到兩個(gè)數(shù)量級，這是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之一。
[0009](2)本發(fā)明采用聲光移頻器對多個(gè)橫向塞曼激光器進(jìn)行并聯(lián)頻率鎖定，由于聲光移頻器較高的頻率調(diào)整響應(yīng)速度，可有效抑制外界干擾因素引起的激光波長漂移和躍變，從而提高了光源的穩(wěn)定性和環(huán)境適用性，這是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之二。
[0010](3)本發(fā)明采用聲光移頻器對多個(gè)橫向塞曼激光器進(jìn)行并聯(lián)頻率鎖定，由于激光器最終輸出激光的頻率調(diào)整方式對于激光器內(nèi)部激光管而言，屬于一種外部調(diào)整方法，因此不會(huì)對激光管的穩(wěn)頻控制機(jī)制廣生不良影響，有利于提聞系統(tǒng)的穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定精度，這是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之三。
[0011](4)本發(fā)明采用環(huán)形壓電陶瓷對激光管腔長進(jìn)行調(diào)節(jié)，與熱穩(wěn)頻等其它間接調(diào)節(jié)方法相比，本發(fā)明方法屬于直接調(diào)節(jié)方法，因而穩(wěn)頻系統(tǒng)具有非常迅速的響應(yīng)速度，另外由于壓電陶瓷器件優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性，有助于提高激光穩(wěn)頻的精度，這是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之四。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明裝置的原理示意圖
圖2為本發(fā)明裝置中橫向塞曼激光器穩(wěn)頻結(jié)構(gòu)的示意圖圖3為本發(fā)明裝置中橫向塞曼激光器穩(wěn)頻過程的閉環(huán)控制功能框圖圖4為本發(fā)明裝置中橫向塞曼激光器頻率鎖定過程的閉環(huán)控制功能框圖圖中，I激光器電源A、2穩(wěn)頻狀態(tài)指TjV燈、3參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器、4偏振分光鏡A、5光纖分束器，6激光管、7橫向磁場模塊、8渥拉斯頓棱鏡、9 二象限光電探測器、10穩(wěn)頻控制模塊、11激光管溫度傳感器、12壓電陶瓷、13腔鏡、14環(huán)境溫度傳感器、15激光器電源B、16偏振分光鏡B、17聲光移頻器、18分光鏡、19光纖合束器、20檢偏器、21高速光電探測器、22頻率測量模塊、23頻率調(diào)整模塊、24鎖頻狀態(tài)指示燈。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0014]如圖1和圖2所示，本發(fā)明裝置中基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻裝置，包括激光器電源Al、穩(wěn)頻狀態(tài)指TjV燈2、參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器3、偏振分光鏡A4、光纖分束器5，其特征在于裝置中還包括η > I個(gè)結(jié)構(gòu)相同、呈并聯(lián)關(guān)系的橫向塞曼激光器(L1, L2,…，Ln),其中每一個(gè)橫向塞曼激光器(L1, L2,…，Ln)的裝配結(jié)構(gòu)是:激光器電源Β15與激光管6連接,激光管6放置在橫向磁場模塊7中,橫向磁場模塊7產(chǎn)生的磁場在豎直方向上，激光管6的軸線與磁場方向垂直,環(huán)形壓電陶瓷12安裝在激光管6的副輸出端，其輸入端接穩(wěn)頻控制模塊10，腔鏡13安裝在環(huán)形壓電陶瓷12上，激光管溫度傳感器11貼在激光管6外壁上，其輸出端接穩(wěn)頻控制模塊10，環(huán)境溫度傳感器14與穩(wěn)頻控制模塊10連接，渥拉斯頓棱鏡8放置在激光管6副輸出端后，其后放置二象限光電探測器9，二象限光電探測器9的輸出端與穩(wěn)頻控制模塊10連接，偏振分光鏡B16放置在激光管6主輸出端前，其后放置聲光移頻器17，分光鏡18放置在聲光移頻器17與光纖合束器19的一個(gè)輸入端之間，光纖合束器19的另一個(gè)輸入端與光纖分束器5的輸出端之一連接,檢偏器20放置在光纖合束器19的輸出端與高速光電探測器21之間，高速光電探測器21、頻率測量模塊22、頻率調(diào)整模塊23、聲光移頻器17依次連接，鎖頻狀態(tài)指示燈24與頻率調(diào)整模塊23連接。
[0015]由于裝置中包括多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的橫向塞曼穩(wěn)頻激光器L1, L2,…，Ln,這些橫向塞曼穩(wěn)頻激光器的工作過程完全一致，以下僅對其中一個(gè)橫向塞曼穩(wěn)頻激光器L1進(jìn)行工作過程描述，這些描述文字同樣適用于裝置中的其它同類橫向塞曼穩(wěn)頻激光器。
[0016]開始工作時(shí)，開啟激光器電源Al，參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器3進(jìn)入預(yù)熱和穩(wěn)頻過程，當(dāng)上述過程完成時(shí)，使能穩(wěn)頻狀態(tài)指示燈2，表示參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器3進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，其輸出激光包括偏振方向互相正交的兩個(gè)激光分量，利用偏振分光鏡A4取出其中一個(gè)激光分量作為輸出光，并耦合進(jìn)入光纖分束器5，被分離成η路頻率基準(zhǔn)光束，記為光束X1, X2,-, Xn，其頻率記為V r，作為橫向塞曼激光器L1, L2,-, Ln頻率鎖定的參考頻率。
[0017]穩(wěn)頻狀態(tài)指示燈2使能的同時(shí)，開啟激光管電源B15，穩(wěn)頻控制模塊10輸出一預(yù)設(shè)電壓值施加在橫向塞曼穩(wěn)頻激光器L1內(nèi)部激光管6副輸出端的環(huán)形壓電陶瓷12上，使環(huán)形壓電陶瓷的長度在激光管6軸向上發(fā)生微小變化，以調(diào)整安裝在環(huán)形壓電陶瓷上的腔鏡13在激光管6軸向的位置 ，進(jìn)而調(diào)整激光管6的腔長，使激光管工作于單縱模光輸出狀態(tài)，該單縱模光在橫向磁場作用下分裂為正交偏振的兩個(gè)激光分量，并從激光管的主輸出端和副輸出端輸出。利用渥拉斯頓棱鏡8將激光管6副輸出端輸出的兩個(gè)激光分量分離,其光功率P11和P12由二象限光電探測器9測得，將兩個(gè)縱模的功率之差Λ P= P11 - P12作為如圖3所示的穩(wěn)頻閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋輸入量，參考輸入量設(shè)置為零，穩(wěn)頻控制模塊10計(jì)算出參考輸入量與反饋輸入量的差值，并根據(jù)穩(wěn)頻控制算法調(diào)整施加在環(huán)形壓電陶瓷12上的電壓值的大小，進(jìn)而調(diào)整激光管6的諧振腔長，使兩個(gè)激光分量的功率P11= P12,此時(shí)兩個(gè)激光分量的頻率也趨于穩(wěn)定數(shù)值。
[0018]穩(wěn)頻過程結(jié)束后，激光器L1進(jìn)入頻率鎖定過程，激光管6主輸出端輸出的雙模激光由偏振分光鏡Β16分離出其中一個(gè)激光分量,作為聲光移頻器17的輸入光,其頻率記為V1，聲光移頻器17的工作頻率記為/；，由于聲光相互作用，聲光移頻器17輸出激光的頻率為V 該光束再通過分光鏡18分離為強(qiáng)度為9:1兩部分光，其中強(qiáng)度相對較大的部分光記為光束Z1,作為橫向塞曼激光器L1的輸出激光,強(qiáng)度相對較小的部分光記為光束Y1,該光束與光束X1由光纖合束器19耦合進(jìn)入光纖合成為一束同軸光束，該同軸光束通過檢偏器20后形成光學(xué)拍頻信號，經(jīng)高速光電探測器21進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后，其頻率值△ V1=V1+Z1- vr由頻率測量模塊22測量得到，并作為如圖4所示的頻率鎖定閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋輸入量，參考輸入量設(shè)置為零，頻率調(diào)整模塊23根據(jù)二者的差值Λ V1，計(jì)算得出光束X1與光束Y1的頻率差值為\ - V 1=/； - Λ V P并將聲光移頻器17的驅(qū)動(dòng)頻率調(diào)整變?yōu)閂r- V1，從而使激光器L1輸出光束Z1的頻率(光束Z1與光束Y1同頻率)等于參考光束X1的頻率V,。當(dāng)上述頻率鎖定過程完成后，頻率調(diào)整模塊23使能鎖頻狀態(tài)指示燈24。
[0019]當(dāng)外界環(huán)境變化或其它因素導(dǎo)致參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器3或者橫向塞曼激光器L1輸出激光的頻率發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)循環(huán)上述穩(wěn)頻鎖定過程，通過調(diào)整聲光移頻器17的工作頻率/；，使橫向塞曼激光器L1輸出激光的頻率V1始終鎖定于參考頻率vr。同理，橫向塞曼激光器 L2, L3，…，1^輸出激光的頻率v2，V3，…，vn&始終鎖定在參考頻率'上。
【權(quán)利要求】
1.一種基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)開啟參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器的電源，經(jīng)過預(yù)熱和穩(wěn)頻過程后，激光器輸出正交偏振的兩個(gè)激光分量，利用偏振分光鏡分離出其中一個(gè)激光分量作為參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器的輸出光，其光波頻率記為v !?，此輸出光由光纖分束器分離成η > I路，記為光束Xi(i=l，2，…，η)，分別作為橫向塞曼激光器Li (i=l，2，…，η)頻率鎖定的參考光束； (2)開啟雙縱模激光器Li(i=l，2，...，!!)的電源，穩(wěn)頻控制模塊根據(jù)穩(wěn)頻控制算法輸出一預(yù)設(shè)電壓值，該電壓施加在激光器內(nèi)部激光管副輸出端的環(huán)形壓電陶瓷上，使環(huán)形壓電陶瓷的長度在激光管軸向上發(fā)生微小變化，以調(diào)整安裝在環(huán)形壓電陶瓷上的腔鏡在激光管軸向的位置，進(jìn)而調(diào)整激光管的腔長，使激光管工作于單縱模光輸出狀態(tài)，該單縱模光在橫向磁場作用下分裂為正交偏振的兩個(gè)激光分量，并從激光管的主輸出端和副輸出端輸出； (3)利用渥拉斯頓棱鏡將其內(nèi)部激光管副輸出端的正交偏振的兩個(gè)激光分量分離，其光功率Pi1 (i=l, 2，…，η)和Pi2 (i=l, 2，…，η)由二象限光電探測器測量得出，穩(wěn)頻控制模塊計(jì)算出兩個(gè)激光分量的功率之差Λ Pi=Pi1-Pi2Q=I, 2，…，η)，并根據(jù)Λ Pi (i=l，2，…，η)的正負(fù)和大小調(diào)整施加在環(huán)形壓電陶瓷上的電壓值大小，使Λ Pi (i=l，2，...，!!)趨于零，進(jìn)而使激光的頻率趨于穩(wěn)定數(shù)值； (4)利用偏振分光鏡分離出激光管主輸出端激光中的一個(gè)激光分量，記為光束Ti (i=l, 2，...，η)，其頻率記為V i (i=l, 2，...，η)，光束Ti (i=l, 2，...，η)分別進(jìn)入驅(qū)動(dòng)頻率為^(1=1,2,…，η)的聲光移頻器Si (i=l，2，…，η)進(jìn)行移頻，其對應(yīng)的輸出激光的頻率記為Vi+ Zi (i=l, 2，…，η)，此激光再由分光鏡分為強(qiáng)度比為9:1的兩部分光，其中強(qiáng)度相對較大的部分光記為光束Zi (i=l, 2,…，η),作為橫向塞曼激光器Li (i=l, 2,…，η)的輸出激光,強(qiáng)度相對較小的部分光記為光束Yi (i=l, 2，…，η)； (5)將光束Xi(i=l，2，…，η)分別與光束Yi(i=l，2，…，η)進(jìn)行光學(xué)混頻形成光學(xué)拍頻信號，利用光電探測器將光學(xué)拍頻信號轉(zhuǎn)換為電信號，其頻率值△ Vi=Vi+/;-vr(i=l,2,-,n)由頻率測量模塊測得，頻率調(diào)整模塊根據(jù)測量得到的光學(xué)拍頻信號的頻率值Δ Vi(i=l，2，...，!!)，計(jì)算得出光束XiQ=IJ,"'!!)和Yi(i=l，2，…，η)的頻率差值V ^f1- Δ Vji=U…，η)，并將聲光移頻器Si(i=l，2，".，η)的驅(qū)動(dòng)頻率Z1iQ=I, 2，…，η)調(diào)整為 vr- V Ji=I, 2，...，η),從而使橫向塞曼激光器 Li (i=l, 2，...，η)輸出光束Zi(i=l，2，…，η)的頻率等于參考光束Xi(i=l，2，…，η)的頻率，即Vi+/;=vr(i=l, 2，...，n)； (6)循環(huán)重復(fù)步驟(4)到(5)，通過調(diào)整聲光移頻器Sia=^，...，!!)的工作頻率(α=1，2，…，η)，使橫向塞曼激光器Li (i=l，2，…，η)的輸出激光Zi (i=l，2，…，η)的頻率始終鎖定于同一頻率值vr。
2.一種基于壓電效應(yīng)和聲光移頻的橫向塞曼激光鎖頻裝置，包括激光器電源A (I)、穩(wěn)頻狀態(tài)指示燈(2 )、參考橫向塞曼穩(wěn)頻激光器(3 )、偏振分光鏡A (4 )、光纖分束器(5 )，其特征在于裝置中還包括η≥I個(gè)結(jié)構(gòu)相同、呈并聯(lián)關(guān)系的橫向塞曼激光器(L1, L2,-, Ln)，其中每一個(gè)橫向塞曼激光器(L1, L2，…，Ln)的裝配結(jié)構(gòu)是:激光器電源B (15)與激光管(6)連接，激光管(6 )放置在橫向磁場模塊(7 )中,橫向磁場模塊(7 )產(chǎn)生的磁場在豎直方向上，激光管(6)的軸線與磁場方向垂直,環(huán)形壓電陶瓷(12)安裝在激光管(6)的副輸出端,其輸入端接穩(wěn)頻控制模塊(10)，腔鏡(13)安裝在環(huán)形壓電陶瓷(12)上，激光管溫度傳感器(11)貼在激光管(6)外壁上，其輸出端接穩(wěn)頻控制模塊(10)，環(huán)境溫度傳感器(14)與穩(wěn)頻控制模塊(10)連接，渥拉斯頓棱鏡(8)放置在激光管(6)副輸出端后，其后放置二象限光電探測器(9)，二象限光電探測器(9)的輸出端與穩(wěn)頻控制模塊(10)連接，偏振分光鏡B (16)放置在激光管(6)主輸出端前,其后放置聲光移頻器(17),分光鏡(18)放置在聲光移頻器(17)與光纖合束器(19)的一個(gè)輸入端之間，光纖合束器(19)的另一個(gè)輸入端與光纖分束器(5)的輸出端之一連接，檢偏器(20 )放置在光纖合束器(19 )的輸出端與高速光電探測器(21)之間，高速光電探測器(21)、頻率測量模塊(22 )、頻率調(diào)整模塊(23 )、聲光移頻器(17 )依次連接，鎖頻狀態(tài) 指示燈(24)與頻率調(diào)整模塊(23)連接。
【文檔編號】H01S3/13GK104037611SQ201410308376
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】譚久彬, 付海金, 胡鵬程 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)