[发明专利]激光发生装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及激光发生装置。更具体地，本发明涉及包括激光源和多个外部谐振器的激光发生装置，用于利用单个调制信号来实现装置的稳定锁定。

背景技术

FM边带技术(“Pound-Drever-Hall锁定”技术)通常作为用于稳定锁定激光发生装置中的外部谐振器的技术的示例，并且被广泛地用于锁定外部谐振器。

在FM边带方法中，使用置于外部谐振器的前级的用以生成误差信号的相位调制器来生成边带波。在通过调制紫外光来生成边带波的情况下，特别地，需要透光率较高且工作电压较低的高性能相位调制器。

根据现有技术，为了避免由紫外光导致的对相位调制器的过度损坏，紫外光的锁定是通过构造这样的激光发生装置来实现的，所述激光发生装置包括多个外部谐振器、根据FM边带技术来同时锁定多个外部谐振器并且通过多级来实现波长转换。例如当使用两个外部谐振器时，这样来实现上述步骤：首先将第一相位调制器布置在第一外部谐振器的前级，第一外部谐振器将被根据FM边带技术来进行锁定；允许经过第一外部谐振器的波长转换(即，生成波长转换后的光)的光入射到第二相位调制器上；允许来自第二相位调制器的光入射到第二外部谐振器上；并且随后实现第二外部谐振器的锁定，其后是另一次波长转换。

但是，在上述需要同时锁定多个谐振器的配置中，利用了与外部谐振器一样多的相位调制器，原因在于在每一个外部谐振器的前级布置了一个相位调制器。另外，由于在相位调制器中包括作为主要组件的光学晶体(非线性光学元件)，所以相位调制器的制造相对而言比较昂贵。因此，谐振器的数目的增加已经导致了整体尺寸和装置成本的过度增加。

此外，在经波长转换之后输出的光为紫外光的情况下，相对较少量的相位调制器可对紫外光进行操作，因此具有较低的透光率和较差的品质因数(figure of merit)。这导致了几个难点，例如，用于提供高工作电压的高电压电源的提供，以及由于紫外光所引起的损坏而导致的相对较短的寿命。

日本未审查专利申请公布No.2002-311467公开了一种设备和方法，其中，通过向相位调制器输入多个调制信号(载波)来实现多级锁定。

虽然在上述申请公布中记载的设备和方法能够补偿前述难点中的一些，但是在所述设备和方法中还是有几点尚待解决，例如，使用多个信号发生单元来提供多个调制信号，以及信号处理的增大的复杂度。

对于使用单个调制信号来锁定多级外部谐振器的方法，需要通过下述方式来使锁定(谐振状态)稳定：通过尽可能地增大从第一级的外部谐振器反射的已调光(modulated light)的比例从而增大误差信号的S/N比，同时通过允许已调光尽可能多地通过第一级的外部谐振器从而增大由位于随后各级的其它外部谐振器检测到的误差信号的S/N比。

因此，当没有在设置更新之后的初期对外部谐振器整体进行优化，或者由于谐振器损耗和转换效率的变化而发生外部谐振器的透射宽度随时间的变化时，对于包括多个外部谐振器的系统而言，已经面临陷入锁定的不稳定性的若干难点。

另外，为了增大波长转换效率或者获得大功率的波长转换后的光，大功率的激光必须照射外部谐振器，以实现激光的波长转换。虽然这种照射是通过使大功率激光入射到相位调制器上来实现的，但是由于激光照射可能导致的损坏效果，入射激光的强度仅能够被增大到对相位调制器产生一定限度的损坏。这种损坏可以通过使用设有大有效直径的组件的相位调制器来避免。但是，这使得相位调制器中的光学晶体(非线性光学元件)的尺寸增大并因而增加了其成本。因此，迫切希望能够利用低强度的激光来实现稳定信号调制。

发明内容

考虑到上述难点，本发明的目的是使用单个调制信号来解决各个外部谐振器的稳定锁定，这是通过根据FM边带方法在外部谐振器中生成希望的激光来实现的。

为了实现上述目的，根据本发明的一种形式，提供了一种激光发生装置，其包括激光源、第一和第二外部谐振器以及其它多个谐振器、相位调制器、信号发生单元、第一和第二非线性光学元件、光路长度改变单元、至少一个光电探测器以及控制电路。