[发明专利]一种激光稳频装置及方法

说明书

本发明提供了一种激光稳频装置及方法，装置包括：分束单元、光谱信号单元、探测单元及反馈单元，分束单元将由激光发生装置发出的激光转换为稳频用光；光谱信号单元包括：分光器、调光器及偏移器；分光器从稳频用光中分离出泵浦光和第一探测光，调光器重合泵浦光及第一探测光以得到样本光，偏移器偏移样本光的左旋圆偏光和右旋圆偏光；探测单元处理样本光的左旋圆偏光和右旋圆偏光得到两个双色谱信号；反馈单元对两个双色谱信号进行差分处理得到光谱信号，并根据光谱信号反馈控制激光发生装置发出的激光的频率，通过利用双色普技术作差得到光谱信号，能够实现将激光发生装置输出的激光的频率锁定，以实现稳频。

技术领域

本发明涉及激光稳频领域，具体而言，涉及一种激光稳频装置及方法。

背景技术

目前，半导体激光器具有体积小、功耗低、波长覆盖范围大、易于调谐和良好的单色性及相干性，被广泛应用于精密激光光谱和精密计量等诸多领域；但是在实际应用中，由于激光二极管的热扰动及外界机械振动等噪声引起的光频率漂移远远大于激光极限线宽，因此关键就是将激光稳定到原子跃迁谱线上，这就需要对激光进行稳频操作。

发明内容

本发明提供一种激光稳频装置及方法，以对激光发生装置发出的激光频率进行稳频。

为了实现上述目的，本发明实施例所提供的技术方案如下所示：

第一方面，本发明实施例提供一种激光稳频装置，包括：分束单元、光谱信号单元、探测单元及反馈单元，分束单元用于将由激光发生装置发出的激光转换为稳频用光；光谱信号单元包括：分光器、调光器及偏移器；其中，分光器用于从所述稳频用光中分离出泵浦光和第一探测光，调光器用于重合泵浦光及第一探测光以得到样本光，偏移器用于偏移样本光的左旋圆偏光和右旋圆偏光，探测单元用于处理样本光的左旋圆偏光和右旋圆偏光以得到两个双色谱信号，反馈单元用于对两个双色谱信号进行差分处理得到光谱信号，并且根据光谱信号对激光发生装置发出的激光的频率进行反馈控制；通过利用圆偏振的二向色性导致频率的移动，并且测量不同圆偏振的吸收谱并进行差分处理，从而实现对激光发生装置输出的激光的频率的锁定，以解决激光发生装置的稳频问题。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，分光器用于从稳频用光中分离出第二探测光；偏移器还用于偏移第二探测光的左旋圆偏光和右旋圆偏光；探测单元还用于处理第二探测光的左旋圆偏光和右旋圆偏光以得到两个多普勒本底信号；反馈单元还用于对两个双色谱信号和两个多普勒本底信号谱信号进行差分处理以得到光谱信号；通过利用消多普勒方式消除样本光中的多普勒本底，以解决在波动效应中的多普勒效应，减小功率等问题对稳频带来的频率发生漂移等的影响。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，光谱信号单元还包括：饱和吸收器，用于对第一探测光及第二探测光进行饱和吸收处理，并将处于饱和吸收状态的第一探测光及第二探测光发送至偏移器；通过采用内调制的方式饱和吸收处理两个探测光，再结合双色谱技术得到光谱信号，可以有效的消除双色谱技术稳频中的多普勒本底，消除了功率波动所带来的影响，而且得到峰的信号比普通双色谱的斜率更大，更利于锁定激光发生装置发出的激光的频率。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，探测单元包括：偏振分离器及光电探测器，偏振分离器用于分离多普勒本底信号及原始光谱信号各自的左旋圆偏光和右旋圆偏光；光电探测器用于分别转换多普勒本底信号及原始光谱信号各自的左旋圆偏光和右旋圆偏光为电信号；利用光电探测器将光信号转变为电信号，便于进行差分处理等计算。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，反馈单元包括：运算电路及反馈控制单元，运算电路用于接收并差分处理两个双色谱信号和/或两个多普勒本底信号，以得到光谱信号，反馈控制单元用于处理光谱信号得到反馈信号，并利用反馈信号控制激光发生装置发出的激光的频率。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，反馈单元包括：慢速反馈模块；通过慢速反馈模块如压电陶瓷等可以改变腔长，减小输出的激光的频率宽度。