[发明专利]一种基于辅助激光的激光功率稳定装置

说明书

本发明提供一种基于辅助激光的激光功率稳定装置，包括压控执行器件、分光器、环内光电探测器、减法器、参考电压及伺服电路；该装置还包括辅助激光器，辅助路反射端光电探测器，辅助路透射端光电探测器及乘除法器；辅助激光器发射与输入激光平行的辅助激光；辅助路反射端光电探测器和辅助路透射端光电探测器分别位于辅助激光经分光器件反射与透射后的光路上；乘除法器的三个输入口分别与环内光电探测器、辅助路反射端光电探测器及辅助路透射端光电探测器的输出端相连；减法器的两输入端分别连接参考电压和乘除法器的输出端。本发明可有效抑制分光器件分光比的变化引起的环外激光功率波动。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种基于辅助激光的激光功率稳定装置。

背景技术

激光功率稳定是一项重要的技术，在引力波探测、光频率标准、光纤陀螺等精密测量领域具有重要的应用。

目前典型的激光功率稳定装置采用如图1中所示，其中1-压控执行器件，2-分光器件，3-环内光电探测器，4-减法器，5-参考电压，6-伺服电路。图中实线代表光路，虚线代表电路。

从图1可以看出，激光功率稳定需采用分光器件将激光分为两路，一路用于闭环反馈控制(环内)，另一路(环外)输出用于测量等应用，对激光实施功率稳定最根本的目的是要实现环外激光功率的稳定。然而此种类型激光功率稳定装置直接稳定的是环内的光功率，反馈控制系统可以对激光光源的噪声进行有效地抑制，但对分光器件分光比的变化引起的环外激光功率波动无能为力。

典型光功率稳定装置框图如图2所示。P为光源光功率，R为分光器件反射系数，T为分光器件透射系数，G_P为环内光电探测器增益，G_S为伺服电路增益。

设进入分光器件前光功率为f，则有

(fRG_p-V_ref)G_s＝P-f (1)

其中V_ref为参考电压；

可解出

则环内(反射)光功率为

由上式可以看出，在此反馈系统中，尽量提高伺服电路增益G_s，可有效压制光源功率P波动的影响。若G_s→∞，则P_R→V_ref/G_p，可见系统控制的效果就是让PD1输出的电信号牢牢地锁在参考电压上，从而实现光功率的稳定。对于环外，则有

若G_s→∞，则P_T→TV_ref/RG_p。可见，提高环路增益可以有效压制光源功率噪声的影响，但对于环外激光功率而言，其稳定性还受分光器件分光比的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于辅助激光的激光功率稳定装置，除对输入光源功率进行有效稳定外，还可有效抑制分光器件分光比的变化引起的环外激光功率波动。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于辅助激光的激光功率稳定装置，包括压控执行器件、分光器、环内光电探测器、减法器、参考电压及伺服电路，经压控执行器件输出的激光经分光器分成两束；其中，