[发明专利]一种利用F-P干涉仪实现激光稳频的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光稳频技术，具体涉及一种利用F-P干涉仪实现激光稳频的方法，其主要用于光波长类型的光学传感器，例如大气探测，速度测量。

背景技术

激光频率的稳定性对激光雷达等激光探测技术有着重要意义，例如采用激光稳频技术的多普勒相干测风激光雷达，其测量精度会大大提高。目前激光稳频的方法主要有以下两种：利用气体池吸收谱线作为参考源，根据激光通过气体池后的光强信息来进行稳频；利用F-P干涉仪滤波器的窄线宽特性，根据激光通过F-P干涉仪的强度信息进行稳频。以上两种方法要对激光器加入一个小的调制信号，通过鉴相方式得到频率变化信息，并反馈到处理器，从而实现激光频率稳定。其主要缺点是得到的信号为弱信号，提取困难，容易受到噪声的影响，并且引入的微小调制对激光频率本身也具有一定的影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种基于共焦腔法布里-珀罗干涉仪及时间测量的稳频方法，技术方案如下：

本方法用以下装置实现，具体如附图1，包括：内置压电陶瓷的可调谐激光器、聚焦透镜、带腔长扫描的共焦腔F-P干涉仪、F-P干涉仪控制器、光信号接收调理电路、时间测量模块、处理器以及压电驱动器。其中，可调谐激光器发出的激光通过聚焦透镜聚焦到F-P干涉仪内部，F-P干涉仪由F-P干涉仪控制器驱动，光信号接收调理电路接收通过F-P的光信号，时间测量模块测量光信号的时间信息并反馈给处理器，处理器计算后控制压电驱动器，压电驱动器驱动可调谐激光器内部压电陶瓷。

本发明实现过程如附图2所示：可调谐激光器输出激光经过聚焦透镜入射到共焦腔F-P干涉仪，F-P干涉仪由锯齿波信号驱动进行腔长扫描，探测器接收到的信号进行放大，当激光的频率变化时，探测器得到的信号和F-P驱动信号之间会有一定的时间关系，对这个时间量进行测量，得到的时间信息经过处理器处理并反馈到压电驱动器驱动可调谐激光器内部的压电陶瓷，从而稳定激光频率。

附图3为部分重要波形，第一路为驱动F-P干涉仪的锯齿波，第二路为光频率为f1时得到的扫描信号，在每个锯齿波的上升沿，我们可以得到2个信号峰值，这是因为F-P干涉仪的扫描范围超过了一个波长，每次F-P的腔长扫描至激光波长的整数倍时，激光能几乎完全通过F-P干涉仪，其它时候激光几乎不能通过F-P干涉仪。t1为F-P干涉仪驱动信号起点到第一个峰值的时间，t2为另外一个激光波长，Ｆ-Ｐ干涉仪驱动起点到第一个峰值的时间，我们可以得知，当激光波长变化时，对应的时间测量值也会改变，这一点为本发明专利与其它专利最大的不同之处。

本发明的有益效果是，得到的光信号为强信号，因此信噪比远大于传统方法；利用时间测量代替传统的光强测量，由于时间测量的相对精度远远高于强度测量的精度，因此可以实现高稳定性的激光稳频效果，并且这种稳频方式不会使激光输出叠加一附加频率。

附图说明

图1为利用F-P干涉仪实现激光稳频方法的结构示意图。

其中：可调谐激光器、聚焦透镜、带腔长扫描的共焦腔F-P干涉仪、F-P干涉仪控制器、光信号接收调理电路、时间测量模块、处理器以及压电驱动器。

图2为系统的工作流程图。

图3为不同频率处信号调理电路输出波形与F-P干涉仪锯齿波驱动波形直接的关系。