[发明专利]种基于声光调制器的高稳定性激光频率扫描装置

说明书

技术领域

本发明属于激光光谱技术领域，具体涉及一种激光频率扫描装置。

背景技术

在现代光谱技术中经常利用声光调制器来实现激光的高精度频移。也正因为此，声光调制器已经广泛应用到涉及激光频率控制的领域，如激光光谱、量子光学、量子频标等。

在高精度的光谱中，激光的频率一般是锁定在固定的频率参考上，因而不能对其频率进行扫描。在这种情况下，通常是利用声光调制器来对激光频率进行扫描，其方法是对输入到声光调制器的射频信号进行频率扫描，利用声子和光子相互作用来对激光频率进行扫描。但是利用该方法时会伴随着激光的功率的波动和激光束传播方向的变化，从而严重影响光谱的精度和稳定性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高稳定性激光频率扫描装置，能同时保证激光的空间稳定和功率稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：激光穿过同轴固连的两个光阑，由偏振分束棱镜一分为二，其中的一路输出经过同轴的四分之一波片、三号光阑和一号透镜入射一号声光调制器，所述的一号透镜与一号声光调制器的距离为一号透镜的焦距，一号声光调制器与入射激光的角度使+1级衍射光或-1级衍射光的光衍射效率达到最大；衍射级激光穿过同轴的四号光阑和二号透镜，再经零度高反射镜原路反射，所述的二号透镜与一号声光调制器的距离为二号透镜的焦距，一号透镜与二号透镜焦距相等，一号透镜与二号透镜共焦点且一号声光调制器的晶体中心位于该焦点上；所述一号声光调制器的晶体由一号射频信号源产生的微波信号经过一号压控衰减器和一号功率放大器后作用，使通过一号声光调制器的激光发生与微波频率相同频率的频移；

偏振分束棱镜的另一路输出经过两个45°平面反射镜精确调节激光的空间位置后，通过两端匹配光纤匹配头的1m光纤将光束调节为平行光，以四十五度角入射一号玻璃平片，将反射光馈入一号光电探测器，将激光的功率转化为电压信号，驱动一号伺服控制器控制一号压控衰减器；透射出玻璃平片的激光穿过同轴的三号透镜进入二号声光调制器，在二号声光调制器中再次发生衍射，选择零级和正负一级的任意一级的衍射光通过五号光阑和四号透镜，以四十五度角入射二号玻璃平片，所述的三号透镜与四号透镜等焦距，二号声光调制器与三号透镜、四号透镜的距离都为所述焦距；二号玻璃平片的反射光馈入到二号光电探测器，将功率信号转化为电压信号，驱动二号伺服控制器控制二号压控衰减器；所述二号声光调制器的晶体由二号射频信号源产生的微波信号经过二号压控衰减器和二号功率放大器后作用，使通过二号声光调制器的激光发生与微波频率相同频率的频移。

本发明的有益效果是：同时保证了声光调制在进行频率扫描时激光高的空间稳定性和功率稳定性，并具有实用、灵活和稳定性高的优点，可在高精度激光光谱、原子物理、量子频标等领域中推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例1的整体装置示意图。

图2是本发明实施例1的伺服控制器原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明包括以下内容：

激光双次穿过声光调制器

激光首先穿过用以固定光路的两个光阑，即光阑1和光阑2。接下来，激光再顺次同轴地穿过偏振分束棱镜1、四分之一波片1、光阑3、透镜L1、声光调制器1，其中透镜L1与声光调制器1的距离为L1的焦距。激光穿过声光调制器后，会发生衍射，这时可根据实验的需要选择+1级衍射光或-1级衍射光，选择后调节声光调制器与入射激光的角度使所选择的衍射级光衍射效率达到最大。所选择的衍射级激光再顺次同轴地穿过光阑4、透镜L2，再经0°高反射镜1将激光按原路反射回去，其中透镜L2与声光调制器1的距离为L2的焦距，透镜L1与透镜L2焦距相等。所以，透镜1与透镜2共焦点且声光调制器1的晶体中心位于该焦点上。原路返回的激光经过声光调制器1后再次发生衍射，这时只有与之前所选择的衍射级相同的衍射级能按原路返回，同时其他的衍射级也会被光阑3档住。原路返回的激光再次穿过四分之一波片1，这样激光经过两次四分之一波片作用后，激光由水平偏振变成竖直偏振，反射回的激光再次经过偏振分束棱1后便会按与原光路垂直的方向出射。