[发明专利]一种高精细度微光学腔的锁定装置及其锁定方法

权利要求书

1.一种高精细度微光学腔的锁定装置，包括腔长为10um-500um、精细度大于10万且小于50万的微光学腔；微光学腔由工作于剪切模式的第一片状压电陶瓷（1）、粘结在第一片状压电陶瓷（1）上的第一镜片（2）、工作于剪切模式的第二片状压电陶瓷（3）、以及粘结在第二片状压电陶瓷（3）上的第二镜片（4）构成，第一片状压电陶瓷（1）与第二片状压电陶瓷（3）之间的距离为5.8-7.2mm；其特征在于：微光学腔固定在三级微腔被动隔振底座（5）上；微光学腔的一侧设有增益值为1×106-1×107V/W的快速探测器（6），微光学腔的另一侧依次设有透镜组合（7）、相位调制器（8）、以及稳定于工作波长的光栅外腔反馈半导体激光器（9）；相位调制器（8）的射频端与功率放大器（10）的输出端相连，功率放大器（10）的输入端与射频发生器（11）的射频输出端相连，射频发生器（11）的信号输出端与混频器（12）的第一信号输入端相连；快速探测器（6）的信号输出端与混频器（12）的第二信号输入端相连；混频器（12）的第一信号输出端经中心频率为44.1KHz的低频陷波滤波器（13）、带宽为1KHZ的低通滤波器（14）、第一PI控制器（15）、电压起伏峰峰值小于10mV且输出端与信号接地端之间并联有200uF电容的高压放大器（16）与第二片状压电陶瓷（3）相连，混频器（12）的第二信号输出端经中心频率为51.5KHZ的高频陷波滤波器（17）、低频截止频率为0.03KHz的高通滤波器（18）、第二PI控制器（19）与第一片状压电陶瓷（1）相连；高压放大器（16）的信号输入端与信号发生器（20）相连。

2.根据权利要求1所述的一种高精细度微光学腔的锁定装置，其特征在于：所述透镜组合（7）选用单个凸透镜、或两个凸透镜、或两个凸透镜和一个凹透镜的组合。

3.采用如权利要求1所述的一种高精细度微光学腔的锁定装置的锁定方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）打开稳定于工作波长的光栅外腔反馈半导体激光器（9），光栅外腔反馈半导体激光器（9）发出的激光射入相位调制器（8）中进行相位调制后经透镜组合（7）使出射光的空间模式与微光学腔的空间模式匹配后进入微光学腔；

（2）快速探测器（6）探测从微光学腔透射出来的光产生电信号与射频发生器（11）的本地振荡信号信号一起进入混频器（12）进行混频；

（3）从混频器（12）输出的信号分为两路：一路经低频陷波滤波器（13）、低通滤波器（14）、第一PI控制器（15）、高压放大器（16）作用于第二片状压电陶瓷（3）；另一路经高频陷波滤波器（17）、高通滤波器（18）、第二PI控制器（19）作用于第一片状压电陶瓷（1）；

（4）关闭第一PI控制器（15）、第二PI控制器（19），打开与高压放大器（16）的信号输入端相连的信号发生器（20），用高压放大器（16）对微光学腔的腔长进行扫描得到腔的透射谱，腔透射谱的峰值处对应微光学腔的共振频率                                                ，此时微光学腔的腔长为；关闭信号发生器（20），打开第一PI控制器（15）、第二PI控制器（19），当外界环境使微光学腔的腔长发生偏离时，快速探测器（6）探测到的电信号会发生变化，经混频器（12）输出的两路电信号反馈到微光学腔的第一片状压电陶瓷（1）、第二片状压电陶瓷（3）上对微光学腔中第一镜片（2）、第二镜片（4）之间的距离进行微调从而使微光学腔的腔长恢复到，从而将微光学腔的腔长锁定在处。