[发明专利]一种激光器频率锁定的方法、装置及系统

说明书

本发明提供了一种激光器频率锁定的方法、装置及系统，该方法包括：利用光学腔纵模对激光频率进行锁定；获得激光频率的分子红外振转跃迁的无多普勒饱和吸收信号；依据无多普勒饱和吸收信号，获得误差信号，误差信号的中心对应于无多普勒饱和吸收信号的跃迁中心；依据误差信号，调节激光频率，以使激光频率的中心等于无多普勒饱和吸收信号的跃迁中心。该方法利用光学腔纵模对激光频率进行锁定，在精准锁定的情况下，还可以压窄激光的线宽，同时，由于分子红外振转跃迁的线宽窄，一般仅仅受限于渡越时间加宽，其量级在百千赫兹，因此将激光频率锁定在分子红外振转跃迁的饱和吸收中心，可以保持激光频率的长期稳定性。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，更具体地说，涉及一种激光器频率锁定的方法、装置及系统。

背景技术

激光器的发明给科学研究和工业制作带来了革命性的变化，激光器具有单频、准直及高亮度等优点，其中，单频特性是很多科学研究和工业应用领域所关心的重要参数。

对于自由运行的激光器而言，不可避免的会受到外界环境温度、振动和电磁等因素的影响，其激光器的线宽较宽，并且激光器的中心频率存在着长期漂移，因此涉及到工业或科学研究中需要精密加工和测量的领域，通常需要锁定激光器的频率。

但是，目前激光器频率锁定的稳定性较差。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种激光器频率锁定的方法、装置及系统，技术方案如下：

一种激光器频率锁定的方法，包括：

利用光学腔纵模对激光频率进行锁定；

获得所述激光频率的分子红外振转跃迁的无多普勒饱和吸收信号；

依据所述无多普勒饱和吸收信号，获得误差信号，所述误差信号的中心对应于所述无多普勒饱和吸收信号的跃迁中心；

依据所述误差信号，调节所述激光频率，以使所述激光频率的中心等于所述无多普勒饱和吸收信号的跃迁中心。

优选的，所述利用光学腔纵模对激光频率进行锁定包括：

采用Pound-Drever-Hall技术和谐振光腔的一个纵模对所述激光频率进行锁定，以压窄激光的线宽，且使所述激光频率的中心频率的漂移仅仅与所述谐振光腔的腔长相关。

优选的，所述获得所述激光频率的分子红外振转跃迁的无多普勒饱和吸收信号，包括：

采用腔增强技术获得所述激光频率的分子红外振转跃迁的无多普勒饱和吸收信号。

优选的，所述依据所述无多普勒饱和吸收信号，获得误差信号，所述误差信号的中心对应于所述无多普勒饱和吸收信号的跃迁中心，包括：

依据所述无多普勒饱和吸收信号，采用频率调制调解的方法获得所述误差信号，以使所述误差信号的中心对应于所述无多普勒饱和吸收信号的跃迁中心。

本发明还提供了一种激光器频率锁定的装置，包括：

频率锁定模块，用于利用光学腔纵模对激光频率进行锁定；

第一获得模块，用于获得所述激光频率的分子红外振转跃迁的无多普勒饱和吸收信号；

第二获得模块，用于依据所述无多普勒饱和吸收信号，获得误差信号，所述误差信号的中心对应于所述无多普勒饱和吸收信号的跃迁中心；

频率调节模块，用于依据所述误差信号，调节所述激光频率，以使所述激光频率的中心等于所述无多普勒饱和吸收信号的跃迁中心。

优选的，所述频率锁定模块，用于利用光学腔纵模对激光频率进行锁定的步骤具体为：