[发明专利]基于多程声光移频技术的声光扫频系统

说明书

本发明公开了一种基于多程声光移频技术的声光扫频系统，涉及多程声光移频技术领域。本系统包括第1、2、3二分之一波片，第1、2、3偏振分光棱镜，法拉第旋光器，格兰泰勒棱镜，第1、2反射镜，第1、2、3平凸透镜，第1、2直角反射镜，声光调制器，射频驱动源，电动旋转台，四分之一波片，光电探测器，第1、2电缆线和反馈模块。本发明在已有的多程声光移频技术的基础上，利用同步扫描、角度控制和功率稳定等技术，实现了兼具高带宽、高衍射效率以及高纯净度等优点的声光扫频技术，为光谱学、激光通信和冷原子实验等领域提供了一个优良的实用技术。

技术领域

本发明涉及多程声光移频技术领域，尤其涉及一种基于多程声光移频技术的声光扫频系统。

背景技术

激光的大范围扫频技术在光通信、光谱学以及冷原子物理等多方面有着重要的应用。拍频锁相等技术可以直接对激光器的输出激光进行扫频，其带宽较大，但是具体实现时通常需要另一台已锁频的激光器和一系列相关器件，价格昂贵，而且无法兼顾扫描精度与扫描速度。

除了激光器直接扫描外，实验中通常使用电光调制器或者声光调制器对激光进行扫频操作。电光调制器具有很高的带宽，但是其效率理论上低于34％，且产生的移频光与载波光无法分开，影响激光的纯净度；而声光调制器虽然在空间上将两个光分开，但它的移频范围和带宽通常较小，而一些高带宽声光调制器往往效率极低。

针对电光调制器和声光调制器所存在的缺陷，有人提出了一些方法。比如利用锯齿波驱动电光调制器可以极大地提高它的效率，但是受锯齿波的限制其带宽只有不到2GHz，而且无法解决移频光与载波光的重合问题，可参考文献(Wideband,efficientoptical serrodyne frequency shifting with a phase modulator and a nonlineartransmission line，R.Houtz等，Opt.Express第17卷，19235页，2009年)；四程声光移频技术的移频范围可达2GHz，且效率能达到25％，但其带宽很小，仅有几十MHz，可参考文献(Afour-pass acousto-optic modulator system for lasercooling of sodium atoms，B.Lu等，Rev.Sci.Instrum.第88卷,076105页，2017年)；高阶声光移频尽管移频范围大，可达几个GHz，但其带宽较低且效率非常低，高阶时仅有0.1％甚至更低，可参考文献(Highcoherent bi-chromatic laser with gigahertz splitting producedby the highdiffraction orders of acousto-optic modulator usedfor coherent populationtrapping experiments，P.Yun等，Rev.Sci.Instrum.第82卷,123104页，2011年)。

由此可见现有的技术均存在一定的缺陷，无法同时满足带宽、效率、激光纯净度、扫描速度和精度等多方面的要求。因此我们需要一个兼具带宽高，效率高和激光纯净度高等优点的扫频技术。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于多程声光移频技术的声光扫频系统，即利用已有的多程声光移频技术，实现高带宽、高效率和激光纯净的大范围扫频。

本发明的目的是这样实现：

通过12次通过声光调制器，实现大范围的移频。通过对射频驱动源与电动旋转台的实时控制，保证了高带宽和高效率，从而实现大范围扫频。

如图1，本系统包括第1、2、3二分之一波片，第1、2、3偏振分光棱镜，法拉第旋光器，格兰泰勒棱镜，第1、2反射镜，第1、2、3平凸透镜，第1、2直角反射镜，声光调制器，射频驱动源，电动旋转台，四分之一波片、，光电探测器，第1、2电缆线和反馈模块；

其位置和连通关系是：