[发明专利]一种智能化激光锁定装置及锁定方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光稳频、稳功率技术领域，具体地指一种智能化激光锁定装置及锁定方法。

背景技术

随着20世纪激光的发现，激光技术不断革新人们的生活。但由于工业、军事对仪器的性能以及可靠性要求不断提高，激光的频率和功率的稳定性以及精度的指标越来越重要。而目前激光器的稳频和稳功率电路都采用模拟电路，环路响应慢，且激光器稳频精度较低。特别是在重力梯度仪、激光原子钟等方面的应用中，由于激光器本身相应的频率、功率不稳定将会导致激光器光源本身输出参数稳定度不高，会严重影响整机的性能指标。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种环路响应快，激光器稳频、稳功率，精度高的智能化激光锁定装置及锁定方法。

为实现此目的，本发明所设计的智能化激光锁定装置，包括激光器、与激光器的输出端连接的声光调制器、与声光调制器的输出端连接的物理鉴频系统，其特征在于：它还包括直接数字式频率合成器、第一光电探测器、处理器、模数转换器组、数模转换器和与处理器连接的计算机，其中，所述第一光电探测器的衍射光功率探测端连接声光调制器的输出端，第一光电探测器的信号输出端通过模数转换器组连接处理器，所述处理器的射频功率控制信号输出端连接直接数字式频率合成器的射频功率控制信号输入端，所述直接数字式频率合成器的射频功率驱动信号输出端连接声光调制器的晶体驱动端，所述处理器的数字电压信号输出端通过数模转换器连接激光器的电流反馈信号输入端。

上述技术方案中，它还包括第二光电探测器，所述第二光电探测器的荧光功率探测端连接物理鉴频系统的跃迁辐射荧光输出端，所述第二光电探测器的信号输出端通过模数转换器组连接处理器，所述处理器的射频频率控制信号输出端连接直接数字式频率合成器的射频频率控制信号输入端，所述直接数字式频率合成器的射频频率驱动信号输出端连接声光调制器的晶体驱动端。

所述处理器为ARM或FPGA或单片机。

所述物理鉴频系统为原子共振跃迁吸收装置。

一种利用上述智能化激光锁定装置的激光锁定方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤101：所述处理器输出一个固定频率的三角波；

步骤102：数模转换器将上述固定频率的三角波转换为模拟信号后输入激光器，对激光器进行扫频，使激光器产生激光；

步骤103：上述激光经过声光调制器进行衍射后获得激光探测信号进入物理鉴频系统，并使物理鉴频系统内的原子吸收跃迁辐射，释放跃迁辐射荧光；

步骤104：第二光电探测器探测到物理鉴频系统释放出的跃迁辐射荧光，并输出对应的荧光模拟电压信号；

步骤105：上述荧光模拟电压信号经过模数转换器组转换成数字信号后输送给处理器；

步骤106：处理器捕获并记录荧光数字电压信号，即物理鉴频系统的原子的吸收跃迁曲线；

激光器的每一个扫描频率实际对应一个处理器接收的电压值，经处理器比较找到物理鉴频系统的铷原子的吸收跃迁曲线的最高峰，即点(f₀，U₀)，每一次扫频确定一峰值点(f_0i，U_0i)；为了更精确的确定吸收峰，命令处理器对激光器扫频N₀次，处理器根据如下公式对N₀次扫描结果求平均值：