[發明專利]一種激光器波長和功率同時穩定的控制方法及其控制裝置

有效

• 申請號: 201210031730.9
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102629731A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 王勇
• 申請（專利權）人: 浙江嘉萊光子技術有限公司
• 主分類號: H01S3/13
• 分類號: H01S3/13;H01S5/0683;H01S5/0687
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王鑫康

技術領域

本發明屬于光學測量技術領域，涉及光學測量的穩定激光器光源，尤其涉及一種激光器波長和功率同時穩定的控制方法及其基于該方法的激光器波長和功率同時穩定的控制裝置。

背景技術

光波的參數有振幅或功率、頻率或波長、相位、偏振等，這些都可能是隨時間的變化量。在光測量技術中，光波的某些參數被作為參考或尺度，對被測物進行對比測量。在許多場合，如光通訊、激光精加工、精確測量、細微分析、顯示等方面，對光波長、頻率、和光功率都有一定的應用需求。

目前，絕大多數光學精密測量中需要頻率和功率穩定的激光光源。絕大多數激光器光源都會受環境因素的影響而存在頻率漂移或功率波動，或兩者皆有的問題。所述環境因素包括環境溫度的變化，激光器所加電流的變化，激光器增益介質老化，還包括輸出光學元件的性能變化。目前絕大多數光測激光光源都由于上述不穩定的因素，而直接影響其光測精度。

激光器的種類繁多。按激光器工作物質的種類不同分為：固體激光器，氣體激光器，液體激光器，半導體激光器，自由電子激光器等。固體激光器和液體染料激光器主要采用光泵式激光激勵方式；氣體激光器主要采用氣體放電激勵方式；半導體激光器多是采用結電流注入方式進行激勵。顯然，用于光學測量的激光器類型不同，所需要激光光源的頻率和功率穩定裝置也不相同。這就增加了解決激光光源的頻率和功率穩定的技術難度。

已有技術的美國專利號US7471710，名稱為“窄線寬半導體激光器”的發明專利，采用電流反饋和鑒頻器來控制和穩定半導體激光器頻率。激光器采用電流反饋來穩頻，電流反饋穩頻會帶來輸出功率的波動，存在半導體激光器頻率穩定差的缺陷。已有技術的中國專利申請號200810071793，名稱為“一種單縱模激光器的穩頻裝置”的發明專利，通過溫度控制模塊、溫度探測元件和溫度反饋電路來改變工作電流，補償激光器頻率漂移，提高激光器的波長穩定性，但存在激光器的波長穩定性的控制精度欠佳以及不能同時提高激光器的功率穩定的缺陷。另一項中國專利申請號200620098150，名稱為“一種基于氣體吸收線的穩頻激光器”的發明專利，采用參考氣體室及溫度補償來穩定激光器的波長。還有一項中國專利申請號01136575，名稱為“光纖光柵外腔半導體激光器的穩頻裝置及其穩頻方法”?的發明專利，?公開一種光纖光柵外腔半導體激光穩頻裝置，包括由激光器及其溫度控制器和電流源組成的激光光源，由乙炔氣體吸收室構成的鑒頻器；由光探測器，鎖相放大器和信號源和高壓驅動源組成的伺服反饋控制器。其鑒頻器采用的是氣體吸收室，激光器穩頻控制采用了復雜的高壓驅動的伺服裝置和鎖相放大器。存在采用溫度反饋控制來穩定激光器波長控制精度低、穩頻控制電路復雜、實用性差的缺陷。上述已有技術，對激光器輸出功率的波動都沒有進行控制，都存在不能同時控制與提高激光器功率穩定性的缺陷。

本專利技術中，提出了激光器波長漂移和功率波動同時監測以及采用雙監控回路的控制方法，可以同時穩定地控制激光器的輸出波長和功率。

發明目的

本發明的目的是克服已有技術存在的上述缺陷，提出一種激光器波長和功率同時穩定的控制方法，其核心是建立了一種簡單有效的激光器波長和功率控制裝置，通過該裝置的波長監控器和功率監控器對波長和輸出功率同時進行檢測，波長監控器和功率監控器的兩個輸出信號同時經過放大和濾波后，由裝置信號處理器作監控處理，處理結果分別送波長控制器和功率控制器，控制激光器實現波長和功率的同時穩定。本發明同時公開一種激光器波長和功率同時穩定的控制裝置，該裝置的構成包括光學隔離器、光學分束器、波長控制器、功率控制器、波長監控器、功率監控器、信號放大與濾波單元、信號采集單元、信號處理器及其人機交互界面。

本發明的目的通過以下技術方案來實現。

一種激光器波長和功率同時穩定的控制方法，包括以下步驟：

步驟一、跟蹤激光器波長的漂移；

通過波長監控回路跟蹤激光器波長的漂移；激光器的信號處理器與以波長監控器為主要部件構成波長監控回路，信號處理器控制波長監控回路及跟蹤激光器波長的漂移；

步驟二、同時跟蹤激光器輸出功率的波動；

通過功率監控回路跟蹤激光器輸出功率的波動；激光器的信號處理器與以功率監控器為主要部件構成功率監控回路，信號處理器控制功率監控回路和功率控制單元，跟蹤激光器輸出功率的波動；

步驟三、同時檢測激光器的波長和輸出功率；