[發(fā)明專(zhuān)利]基于熱電致冷器的雙縱模激光器復(fù)合穩(wěn)頻方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910072521.7
• 申請(qǐng)日: 2009-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101615757A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚久彬;胡鵬程;刁曉飛;楊國(guó)新
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/139
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/139;H03L7/00;G05B19/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于熱電致冷器的雙縱模激光器復(fù)合穩(wěn)頻方法，其特征是該方法有功率平衡型穩(wěn)頻模式和偏頻鎖定型穩(wěn)頻模式兩種工作模式，該方法的實(shí)現(xiàn)包括以下步驟：

(1)測(cè)量雙縱模激光器所處的環(huán)境溫度T₀，根據(jù)環(huán)境溫度T₀與熱平衡溫度T_set關(guān)系曲線(xiàn)確定雙縱模激光器的熱平衡溫度T_set；

(2)開(kāi)啟雙縱模激光器電源，雙縱模激光器進(jìn)入預(yù)熱過(guò)程，并實(shí)時(shí)測(cè)量雙縱模激光器的當(dāng)前溫度T_real，對(duì)熱電致冷器加反向電流I并根據(jù)當(dāng)前溫度T_real和熱平衡溫度T_set之差不斷調(diào)整反向電流I值大小，加熱雙縱模激光器，使其溫度趨近熱平衡溫度T_set，達(dá)到熱平衡狀態(tài)；此時(shí)雙縱模激光器輸出激光包括偏振方向相互正交的兩個(gè)縱模光，兩縱模光的頻率分別為v₁和v₂；

(3)雙縱模激光器在其預(yù)熱過(guò)程結(jié)束后進(jìn)入穩(wěn)頻控制過(guò)程，同時(shí)選擇工作模式，若雙縱模激光器的兩縱模光都被光電探測(cè)器接收，則雙縱模激光器選擇功率平衡型穩(wěn)頻模式，若雙縱模激光器的某一縱模光被高速光電探測(cè)器接收，則雙縱模激光器選擇偏頻鎖定型穩(wěn)頻模式；

(4)當(dāng)雙縱模激光器處于功率平衡型穩(wěn)頻模式時(shí)，雙縱模激光器輸出光經(jīng)偏振分光鏡后皆被光電探測(cè)器接收，測(cè)得雙縱模激光器偏振方向相互垂直的兩個(gè)縱模光的光功率P₁和P₂，并求出兩功率之差ΔP，根據(jù)兩功率之差ΔP的正、負(fù)對(duì)熱電致冷器施加正、反向電流，控制其對(duì)雙縱模激光器制冷、加熱，改變雙縱模激光器的溫度、諧振腔長(zhǎng)度和激光縱模頻率，使得兩縱模激光頻率關(guān)于增益曲線(xiàn)中心頻率對(duì)稱(chēng)，光功率差ΔP趨近于零；

(5)光功率差ΔP＝0時(shí)，則熱電致冷器電流恒定，兩縱模光頻率穩(wěn)定的對(duì)稱(chēng)分布于增益曲線(xiàn)中心頻率兩側(cè)，兩縱模光頻率都得到穩(wěn)定；

(6)當(dāng)雙縱模激光器處于偏頻鎖定型穩(wěn)頻模式時(shí)，利用偏振分光器件分離出雙縱模激光器輸出光中某一個(gè)縱模光，其頻率記為v₁；將該縱模光與外部高穩(wěn)定度參考光束進(jìn)行混頻并形成拍頻光信號(hào)，利用高頻光電探測(cè)器將拍頻光信號(hào)轉(zhuǎn)?換為電信號(hào)；該電信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理后，其頻率值由頻率測(cè)量模塊測(cè)量，得到雙縱模激光器輸出光束的光波頻率與外部參考光束的頻率差值，記為?v，其中Δv＝|v₁-v_r|，v_r為外部參考光束頻率；

(7)將測(cè)量得到的光頻率差值?v與預(yù)先設(shè)定的偏頻參考值Δv_set求差，并根據(jù)鎖頻控制算法，對(duì)熱電致冷器施加正向或反向電流，控制其對(duì)雙縱模激光器制冷、加熱，改變雙縱模激光器的溫度、諧振腔長(zhǎng)度和激光縱模頻率，進(jìn)而調(diào)整雙縱模激光器輸出激光的頻率，使Δv趨于Δv_set；

(8)光頻率差Δv＝Δv_set時(shí)，則熱電致冷器電流恒定，雙縱模激光器輸出光的頻率得到了穩(wěn)定。

2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述方法工作的基于熱電致冷器的雙縱模激光器復(fù)合穩(wěn)頻裝置，其組成包括：雙縱模激光器電源(1)、雙縱模激光器(2)、溫度傳感器(14)、主偏振分光器(4)、副偏振分光器(3)、第一光電探測(cè)器(6a)、第二光電探測(cè)器(6b)、光功率信號(hào)調(diào)理單元(7)、A/D轉(zhuǎn)化器(8)、微處理器(15)、D/A轉(zhuǎn)換器(18)、功率放大單元(19)，其特征是：本裝置還包括鎖頻裝置、傳熱裝置(22)和熱電致冷器驅(qū)動(dòng)器(20)，其中鎖頻裝置的結(jié)構(gòu)是：反射鏡(5)放置在主偏振分光器(4)與光纖合束器(9)之間光路之內(nèi)或光路之外，光纖合束器(9)、檢偏器(10)、高速光電探測(cè)器(11)、頻率信號(hào)處理單元(12)與鑒頻器(13)依次連接，鑒頻器(13)與微處理器(15)連接；傳熱裝置(22)的結(jié)構(gòu)是：從雙縱模激光器(2)的激光管開(kāi)始由里到外依次是導(dǎo)熱膠a(23)、銅管導(dǎo)熱層(24)、導(dǎo)熱膠層b(25)、熱電致冷器(21)、導(dǎo)熱膠層c(26)、散熱器(27)和隔熱層(28)，且各有兩個(gè)熱電致冷器(21)與散熱器(27)對(duì)稱(chēng)放置于雙縱模激光器(2)的激光管兩側(cè)，熱電致冷器驅(qū)動(dòng)器(20)放置在功率放大單元(19)與熱電致冷器(21)之間；環(huán)境溫度傳感器(16)和狀態(tài)指示燈(17)均與微處理器(15)連接且環(huán)境溫度傳感器(16)放置在雙縱模激光器外部。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于熱電致冷器的雙縱模激光器復(fù)合穩(wěn)頻裝置，其特征是：高速光電探測(cè)器(11)探測(cè)帶寬大于500MHz。?