[发明专利]高稳频可调谐窄线宽激光器及使用方法

权利要求书

1.一种高稳频可调谐窄线宽激光器，包括：

一窄线宽激光器；

一温控电路，该温控电路与窄线宽激光器的温控接口连接；

一驱动电路，该驱动电路与窄线宽激光器驱动接口连接；

一第一光纤耦合器，该第一光纤耦合器的输入端与窄线宽激光器的输出端连接，该第一光纤耦合器的第一输出端口直接输出激光；

一可调谐微波源模块；

一移频器，该移频器的光输入端与第一光纤耦合器的第二输出端口连接，微波输入端与可调谐微波源模块的输出端连接；

一第二光纤耦合器，该第二光纤耦合器的输入端与移频器的光输出端连接；

一标准具，该标准具的输入端与第二光纤耦合器的第二输出端口连接；

第一、第二功率探测模块，该第一功率探测模块的输入端与第二光纤耦合器的第一输出端口连接，该第二功率探测模块的输入端与标准具的输出端连接；

第一、第二放大电路，该第一放大电路的输入端与第一功率探测模块的输出端连接，该第二放大电路的输入端与第二功率探测模块的输出端连接；

第一、第二模数转换电路，该第一模数转换电路的输入端与第一放大电路的输出端连接，该第二模数转换电路的输入端与第二放大电路的输出端连接；

一单片机，部分输入/输出口分别与第一、第二模数转换电路的输出端、驱动电路的数字输入端连接。

2.根据权利要求1所述的高稳频可调谐窄线宽激光器，其中所用的温控电路探测窄线宽激光器内部的热敏电阻阻值并控制窄线宽激光器内部的制冷器工作，使激光器的工作温度保持稳定，该温控电路包含数模转换器，根据数模转换器接受到的数字信号调节温度值。

3.根据权利要求1所述的高稳频可调谐窄线宽激光器，其中所用的驱动电路为激光器提供偏置电流，该驱动电路中包含数模转换器，根据数模转换器接受到的数字信号调节输出电流。

4.根据权利要求1所述的高稳频可调谐窄线宽激光器，其中所用的标准具是气体吸收池或原子吸收单元，该标准具在光谱上有一个或多个特定频率的吸收峰，在吸收峰处，对光功率的吸收达到一个极大值。

5.根据权利要求1所述的高稳频可调谐窄线宽激光器，其中所用的第一、第二功率探测模块由光电探测器和互阻放大器串接组成。

6.一种高稳频可调谐窄线宽激光器的使用方法，其是根据权利要求1所述的高稳频可调谐窄线宽激光器，实现过程包括如下步骤：

步骤1：设定驱动电路和温控电路到需用的驱动电流和温度，使窄线宽激光器输出需要的功率大小，波长在标准具的吸收峰附近；

步骤2：窄线宽激光器输出的光，通过第一光纤耦合器分出部分用于波长探测，作为反馈光，剩余的光作为输出；反馈光先经过移频器进行移频，再通过第二光纤耦合器等分成两路；

步骤3：该两路反馈光，一路经过标准具之后通过第二功率探测模块，将光功率转换为电压值，作为测量电平；另一路直接通过第一功率探测模块，将光功率转换为电压值，作为参考电平；

步骤4：将参考电平经过第一放大电路放大后，由第一模数转换电路转换为数字信号，输入单片机；将测量电平经过第二放大电路放大后，由第二模数转换电路转换为数字信号，输入单片机；

步骤5：单片机每隔一段时间检测接受到的两个电平的数字信号，然后执行如下算法：首先将参考电平数值除以测试电平数值，得到的商即为功率衰减值；对窄线宽激光器电流作一个微小的减小，再测试衰减值，如果电流减小后的衰减值比原来大，说明此时移频后的反馈光频率小于吸收峰频率，则控制减小窄线宽激光器电流；如果电流减小后的衰减值比原来小，说明此时移频后的反馈光频率大于吸收峰频率，则控制增大窄线宽激光器电流；如果电流减小后的衰减值没有明显变化，说明此时移频后的反馈光频率已经锁定在吸收峰上，不需要对窄线宽激光器电流作出调节；单片机周期性地执行以上过程，到最后功率衰减值保持在一个极值附近，此时经过移频后的反馈光频率等于标准具的一个吸收峰频率，完成光频率的锁定；

步骤6：频率锁定后窄线宽激光器的输出波长等于标准具吸收峰频率减去移频值，通过改变可调谐微波源的输出频率或调节移频器改变移频值，实现输出光频率的调谐。