[發明專利]激光腔外功率穩定裝置及其方法

有效

• 申請號: 201410292845.2
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104104007B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 張臨杰;楊文廣;趙建明;賈鎖堂
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H01S3/137
• 分類號: H01S3/137;H01S3/13
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及一種線偏振激光功率穩定技術，特別是基于計算機輸入輸出卡以及程序實現的PID控制方法，能夠實現激光系統的腔外功率穩定，具體為一種激光腔外功率穩定裝置及其方法。

背景技術

激光技術在通信、醫療、工業制造和科研等眾多領域具有廣泛的應用。激光功率的穩定性是這些應用中的一個關鍵因素。通過負反饋系統調整激光器的諧振腔或直接調節驅動源可以實現光功率穩定。但是，傳統的負反饋方法及裝置在調節光功率的同時還會改變激光器的輸出波長，在對激光功率和頻率穩定性都有較高要求的情況并不能滿足要求。因此迫切需要一種能夠使激光功率以及頻率均保持穩定輸出的裝置及方法。

發明內容

本發明為解決目前激光穩定方法在穩定功率的同時不能保證頻率(波長)穩定的技術問題，提供一種激光腔外功率穩定裝置及其方法。

本發明所述激光腔外功率穩定裝置是采用以下技術方案實現的：一種激光腔外功率穩定裝置，包括激光器系統，激光器系統的出射光路上順次設有第一λ/2波片和偏振分光器，偏振分光器的透射光路上順次設有第二λ/2波片和聲光調制器；所述偏振分光器的反射光路上設有光電探測器，光電探測器的信號輸出端連接有一個內設基于labview的數據處理及PID控制程序的計算機控制單元；計算機控制單元的信號輸出端與聲光調制器的驅動調制端口相連接。

本發明所述激光腔外功率穩定方法是采用以下技術方案實現的：一種激光腔外功率穩定方法，包括以下步驟：(a)激光器系統出射的激光經過第一λ/2波片后被偏振分光器分成兩束偏振方向相互垂直的光，其中反射方向的激光被光電探測器轉換成相應電信號后作為參考信號輸入至計算機控制單元；透射方向的激光作為主輸出激光經過第二λ/2波片后輸入至聲光調制器；計算機控制單元將參考信號與設定的輸出光功率對應的電壓值進行比較后產生誤差信號，并將誤差信號轉換成有效電平控制信號輸入至聲光調制器的驅動調制端口，控制聲光調制器輸出的1級衍射光功率保持穩定。

本發明所述激光器系統是待穩定的激光系統，由第一λ/2波片以及偏振分光器獲得兩束偏振方向垂直的線偏振光，其中偏振分光器處的反射光作為光功率穩定的參考信號，透射光作為待穩定的主激光輸出。第二λ/2波片用于調整線偏振光的方向，使得聲光調制器獲得較高的聲光衍射效率，聲光調制器對輸入的激光進行調制，分成方向不同的“0”級和“1”級衍射光輸出，“1”級衍射光的強度可以由聲光調制器的驅動調制端口進行幅度控制。光電探測器探測經偏振分束器反射的激光，將光強信號轉化為電信號，進入計算機控制單元，計算機控制單元完成數據采集，并利用內設的PID控制程序進行數據轉換和誤差信號生成，獲得有效電平控制信號，輸出到聲光調制器的驅動調制端口，完成對主激光的功率輸出控制。

所述的聲光調制器驅動采用射頻信號驅動聲光調制晶體，PID控制程序產生的電壓信號控制射頻信號的幅度。

進一步的，所述計算機控制單元將接收到的參考信號V₁與設定的輸出光功率對應的電壓值進行比較，獲得誤差信號V₂，并通過變換公式得出輸入至聲光調制器驅動調制端口的有效電平控制信號V₃；所述變換公式為V3=5.82706×V23+(-7.8548)×V22+4.52507×V2+2.4149.]]>