[发明专利]一种测量连续激光器线宽的装置及方法

权利要求书

1.一种测量连续激光器线宽的装置，其特征在于，包括频率鉴别装置（1）、功率谱密度获取装置（2）、伺服锁定装置（3）和软件处理单元（4）；

所述频率鉴别装置（1）用于根据待测激光器发出的激光得到频率参考信号；

所述功率谱密度获取装置（2）用于对频率鉴别装置（1）得到的频率参考信号进行光电转化得到电信号；对电信号进行解调得到残余误差信号；以及对残余误差信号进行频谱分析，得到激光的残余误差功率谱密度；

所述伺服锁定装置（3）用于对待测激光器进行调制，还用于根据所述功率谱密度获取装置（2）解调得到的残余误差信号对激光器进行伺服锁定；

所述软件处理单元（4）用于对所述功率谱密度获取装置（2）获得的残余误差功率谱密度数据进行分析，利用快慢调制区划分线对频谱数据划分得到慢调制区，以及计算慢调制区面积，并根据慢调制区的面积得到激光线宽的大小；

所述软件处理单元（4）对残余误差功率谱密度数据进行分析时，将功率谱密度数据大于快慢调制区划分线的频率f划分到慢调制区，所述快慢调制区划分线为。

2.根据权利要求1所述的一种测量连续激光器线宽的装置，其特征在于，所述频率鉴别装置（1）包括光栅频率参考仪和频率参考装置，所述光栅频率参考仪用于识别激光器发出激光的波长，所述频率参考装置用于获得待测激光器的频率参考信号；

所述功率谱密度获取装置（2）包括探测器、解调装置和频谱仪，所述探测器用于对频率参考信号进行光电转化得到电信号，所述解调装置用于对电信号进行解调得到残余误差信号，所述频谱仪用于对残余误差信号进行频谱分析，得到激光的残余误差功率谱密度；

所述伺服锁定装置（3）包括调制信号发生器和伺服控制器，所述调制信号发生器与激光器的调制端口连接，所述伺服控制器的输入端与所述解调装置的输出端连接，所述伺服控制器的输出端与激光器的控制输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种测量连续激光器线宽的装置，其特征在于，所述频率参考装置为法布里珀罗干涉仪或饱和吸收谱装置。

4.根据权利要求1所述的一种测量连续激光器线宽的装置，其特征在于，所述软件处理单元（4）计算慢调制区面积S的公式为：

；

其中H表示单位阶梯函数，当 x0 时，有H(x)=1；当 x0 时，有 H(x)=0；

激光线宽FWHM的计算公式为：

。

5.一种测量连续激光器线宽的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对待测激光器进行频率调制，通过频率参考装置获取待测激光器的频率参考信号，并将频率参考信号转化为残余误差信号，同时将残余误差信号发送至伺服锁定装置（3）对待测激光器进行频率锁定；

S2、通过频谱仪对残余误差信号进行频谱分析，得到激光的残余误差功率谱密度；

S3、对得到的残余误差功率谱密度数据进行分析，利用快慢调制区划分线对频谱数据划分得到慢调制区，然后计算慢调制区面积，并根据慢调制区的面积计算得到激光线宽的大小；

所述步骤S3中，对残余误差功率谱密度数据进行分析时，将功率谱密度数据大于快慢调制区划分线的频率f划分到慢调制区，所述快慢调制区划分线为。

6.根据权利要求5所述的一种测量连续激光器线宽的方法，其特征在于，所述步骤S1中，还包括通过光栅频率参考仪对激光进行检测得到激光波长所处的范围，并选择频率参考装置的步骤；所述频率参考装置为与激光器波长对应的法布里珀罗干涉仪或者原子或分子的饱和吸收谱装置。

7.根据权利要求5所述的一种测量连续激光器线宽的方法，其特征在于，所述步骤S1中，待测激光器的频率调制频率为MHz量级。

8.根据权利要求5所述的一种测量连续激光器线宽的方法，其特征在于，所述步骤S3中，计算慢调制区面积S的公式为：

；

其中H表示单位阶梯函数，当 x0 时，有H(x)=1；当 x0 时，有 H(x)=0；

激光线宽FWHM的计算公式为：

。