[實用新型]一種基于量子級聯激光器的全光純頻率調制系統

有效

• 申請號: 201720520665.4
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN206685696U
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 彭琛;李澤仁;彭其先;朱禮國;劉喬
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;H01S5/024;H01S5/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 王記明

1.一種基于量子級聯激光器的全光純頻率調制系統，其特征在于包括量子級聯激光器(1)、高精度電流源(4)、恒溫控制裝置(5)、雙光束調制系統、光束準直器(11)、分束器(12)、傅里葉紅外光譜儀(13)、光束聚焦器(14)、高頻紅外探測器(15)、高精度示波器(16)，其中：

量子級聯激光器(1)：用于產生可見光或近紅外光；

高精度電流源(4)：用于向量子級聯激光器(1)提供直流或者脈寬為Tp、重復頻率為ωr的電流脈沖序列，使得量子級聯激光器(1)工作在直流或脈沖模式下；

恒溫控制裝置(5)：用于為量子級聯激光器(1)提供一個恒定溫度的工作環境，保證量子級聯激光器(1)的穩定工作；

雙光束調制系統：用于對量子級聯激光器(1)輸出的光進行兩種調制，其中一個增大調制，另一個減小調制，并且使得輸出光波長振蕩的幅值與可見光或近紅外光束光強成正比，實現量子級聯激光器(1)的振幅、頻率調制、振幅抑制，實現純頻率調制，并輸出調制后的光波；

光束準直器(11)：對量子級聯激光器(1)輸出的光波進行準直調節并輸出至分束器(12)；

分束器(12)：將光束準直器(11)輸出的光波分成兩束功率相同的光束，其中一束經耦合入傅里葉紅外光譜儀(13)，另一束則經過光束聚焦器(14)聚焦在高頻紅外探測器(15)的探測面上；

傅里葉紅外光譜儀(13)：用于對量子級聯激光器(1)輸出紅外光波長變化的測量；

高頻紅外探測器(15)：將所探測到的光信號轉化成為電信號傳遞給高精度示波器(16)，由高精度示波器(16)實現信號的顯示。

2.根據權利要求1所述的一種基于量子級聯激光器的全光純頻率調制系統，其特征在于：所述的雙光束調制系統包括頻率調制光源(2)、振幅調制抑制光源(3)、多路同步輸出半導體激光器驅動(6)、第一光束準直器(7)、第一光束聚焦器(8)、以及第二光束準直器(9)、第二光束聚焦器(10)，其中：

多路同步輸出半導體激光器驅動(6)：用于提供幅值為a的直流或重復頻率為ω_m的電流脈沖序列，使得頻率調制光源(2)工作在直流或脈沖模式下；同時提供幅值為b的直流或重復頻率為ω_m的電流脈沖序列，且與頻率調制光源(2)的驅動電流保持同步，使得振幅調制抑制光源(3)工作在直流或脈沖模式下；

頻率調制光源(2)：作為可見或近紅外的激光光源，產生中心波長為λ₁的可見或近紅外光束，并通過第一光束準直器(7)和第一光束聚焦器(8)后將可見或近紅外光束聚焦在量子級聯激光器(1)的出射端面，引起量子級聯激光器(1)輸出的紅外光波以頻率ω_m振蕩，且振幅增大，輸出光波長振蕩的幅值與可見光或近紅外光束光強成正比；

振幅調制抑制光源(3)：作為可見或近紅外的激光光源，產生中心波長為λ₂的可見或近紅外光束，其中λ₁>λ₂，并通過第二光束準直器(9)和第二光束聚焦器(10)后將可見或近紅外光束聚焦在量子級聯激光器(1)的出射端面，引起量子級聯激光器(1)輸出的紅外光波以頻率ω_m振蕩，且振幅減小，輸出光波長振蕩的幅值與可見光或近紅外光束光強成正比。

3.根據權利要求2所述的一種基于量子級聯激光器的全光純頻率調制系統，其特征在于：所述頻率調制光源(2)所發出的可見或近紅外光，其對應的光子能量與量子級聯激光器(1)中價帶頂與導帶激光上能級的帶隙能量相等或相差不大于1個聲子能量；振幅調制抑制光源(3)所發出的可見或近紅外光，其對應的光子能量大于量子級聯激光器(1)中價帶頂與導帶激光上能級的帶隙能量。