[發(fā)明專利]基于碘穩(wěn)頻參考的雙縱模熱電致冷偏頻鎖定方法與裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910072523.6
• 申請日: 2009-07-17
• 公開（公告）號: CN101615759A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設計）人: 譚久彬;胡鵬程;楊宏興;常樹林
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H01S3/139
• 分類號: H01S3/139;H01S3/10;H03L7/00;G05B19/04
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1.一種基于碘穩(wěn)頻參考的雙縱模熱電致冷偏頻鎖定方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)開啟碘穩(wěn)頻激光器電源，經(jīng)過預熱和穩(wěn)頻過程后，碘穩(wěn)頻激光器工作頻率鎖定在¹²⁷I₂分子位于633nm波段的超精細吸收譜線上，其輸出激光為調(diào)頻線偏振光，光波中心頻率記為v_ro，瞬時頻率記為v_r，調(diào)制周期記為T_m，此線偏振光由分光器件分離成n路，記為光束X₁，X₂，...，X_n，其中心頻率v_ro作為雙縱模激光器偏頻鎖定的頻率基準；

(2)開啟雙縱模激光器L₁，L₂，...，L_n電源，所有雙縱模激光器同時進入預熱過程，測量當前環(huán)境溫度T_e，并根據(jù)當前環(huán)境溫度確定，預熱目標溫度值T_set，且T_e＜T_set，由熱電致冷器對雙縱模激光器L₁，L₂，...，L_n的激光管進行預熱，并根據(jù)當前溫度T_real和預熱目標溫度T_set之差不斷調(diào)整熱電致冷器反向電流值大小，使激光管的溫度逐漸趨于預先設定的溫度值T_set，并達到熱平衡狀態(tài)，此時各激光管輸出激光均包括偏振方向相互正交的兩個縱模光，利用偏振分光器件分離出其中一個縱模光作為雙縱模激光器L₁，L₂，...，L_n的輸出光，記為光束Y₁，Y₂，...，Y_n，相應的光波頻率記為v₁，v₂，...，v_n；

(3)雙縱模激光器L₁，L₂，...，L_n在其預熱過程結(jié)束后進入鎖頻控制過程，將光束X₁，X₂，...，X_n分別與光束Y₁，Y₂，...，Y_n進行光學混頻并形成n路拍頻光信號，利用高頻光電探測器將n路拍頻光信號轉(zhuǎn)換為n路電信號，其中第i路電信號的頻率為|v_i-v_r|，i＝1，2，...，n；

(4)n路電信號經(jīng)信號調(diào)理后，其頻率值由頻率測量模塊測量，取采樣時間τ≥200T_m，則測量得到時間τ內(nèi)電信號頻率的平均值，即光束X₁，X₂，...，X_n中心頻率v_ro與光束Y₁，Y₂，...，Y_n的光波頻率差值，記為Δv₁，Δv₂，...，Δv_n，其中Δv_i＝|v_i-v_ro|，i＝1，2，...，n；

(5)雙縱模穩(wěn)頻激光器L₁，L₂，...，L_n在各自光波頻率差值Δv₁，Δv₂，...，Δv_n值變化的同一單調(diào)區(qū)間實現(xiàn)激光頻率的鎖定，且所有激光器預先設定的偏頻參考值Δv_set相同，將測量得到的光波頻率差值Δv₁，Δv₂，...，Δv_n作為鎖頻閉環(huán)控制的反饋信號，與預先設定的偏頻參考值Δv_set求差，根據(jù)光波頻率差值Δv₁，Δv₂，...，Δv_n與偏頻參考值Δv_set求差所得差值的正、負和大小調(diào)整熱電致冷器施加電流的正、反向和大小，從而控制其對激光管致冷和加熱，進而改變激光管的溫度、諧振腔長度和激光縱模頻率，使Δv₁，Δv₂，...，Δv_n趨于Δv_set；

(6)當Δv₁＝Δv₂＝...＝Δv_n＝Δv_set時，雙縱模激光器L₁，L₂，...，L_n鎖頻控制過程完成，此時所有雙縱模激光器輸出激光的頻率鎖定在同一頻率值上，即v₁＝v₂＝...＝v_n＝v_ro+Δv_set或v₁＝v₂＝...＝v_n＝v_ro-Δv_set；

(7)將預設的偏頻參考值調(diào)整為Δv_set′，重復步驟(4)、(5)和(6)，雙縱模激光器L₁，L₂，...，L_n輸出激光的頻率鎖定在重新設置的頻率值v_ro+Δv_set′或v_ro-Δv_set′上，頻率v_ro+Δv_set′與v_ro+Δv_set或頻率v_ro-Δv_set′與v_ro-Δv_set在激光增益曲線上對應的增益數(shù)值不相同，從而雙縱模激光器L₁，L₂，...，L_n輸出激光的功率值也得到調(diào)整。