[發明專利]一種自動諧振倍頻循環腔的鎖腔裝置及方法

在審

• 申請號: 201810040601.3
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108054630A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 吳俊;丁建永;尤敦喜
• 申請（專利權）人: 南京先進激光技術研究院
• 主分類號: H01S3/109
• 分類號: H01S3/109;H01S3/105;H01S3/13
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陸薇薇

本發明涉及激光諧振倍頻領域，特別涉及一種自動諧振倍頻循環腔的鎖腔裝置及方法。本發明首先由DDS正弦波發生裝置產生兩路信號，分別輸入到混頻模塊和聲光調制器；再分別將倍頻循環腔的透射峰信號和反射峰信號，輸入到混頻模塊和自動反饋控制模塊。利用混頻器的鑒頻曲線（PDH原理）和透射峰信號，自動反饋控制模塊能夠自動在“掃頻”和“鎖腔”兩種狀態切換和工作。自動反饋控制模塊將輸出結果通過高壓運放后作用在倍頻循環腔的壓電陶瓷上，實現閉環控制。本發明利用自動鎖腔功能裝置改進了現有循環腔倍頻技術，實現了自動鎖腔，保持倍頻循環腔的時刻鎖定，失鎖后能迅速自動恢復到鎖定狀態。

技術領域

本發明涉及激光諧振倍頻領域，特別涉及一種自動諧振倍頻循環腔的鎖腔裝置及方法。

背景技術

連續高功率單頻532nm的激光，如果直接使用倍頻晶體對1064nm激光進行倍頻，存在轉換效率低下的問題。采用8字倍頻循環腔，通過諧振的方式能夠將轉換效率很大程度上提高。為滿足工業化需求，需要實現全自動化，要求該裝置能夠自動將諧振倍頻循環腔鎖定。在一定輸入功率變化范圍內都需要實現鎖定，并且具有強抗干擾性，當發生失鎖時，能夠自動重新鎖上。

因此，在現有的基礎上，研發一種能夠實現自動鎖定諧振倍頻循環腔的方法和裝置非常必要。目前一些操作可能需要手動配置兩路不同的正弦波，手動的方式在鎖腔和找“零點”之間切換。一些裝置因采用的方法不夠完善，系統抗干擾能力弱和失鎖恢復時間較長。

發明內容

針對背景技術中的問題，本發明的目的在于提出一種自動諧振倍頻循環腔的鎖腔裝置及方法。本發明利用自動鎖腔功能裝置改善了現有的循環腔倍頻技術，實現了自動鎖腔，保持倍頻循環腔的時刻鎖定，失鎖后能迅速自動恢復到鎖定狀態。

為實現上述目的，本發明提出如下技術方案：

一種自動諧振倍頻循環腔的鎖腔裝置，該裝置包括光纖激光器、倍頻循環腔、DDS正弦信號發生模塊、透射峰信號檢測模塊、反射峰信號檢測模塊、混頻器、高壓運放模塊和自動反饋控制模塊。

所述光纖激光器發出的激光經過聲光調制器調制移頻后，注入倍頻循環腔，將反射峰探測信號和本振信號同時輸入混頻器，再由混頻器輸出，通過低通濾波器接入到自動反饋控制模塊；所述自動反饋控制模塊將計算結果通過高壓運放模塊后直接作用在倍頻循環腔的壓電陶瓷上，整個過程形成閉環控制，實現自動對諧振倍頻循環腔進行鎖腔。

進一步地，所述倍頻循環腔包括8字循環腔、倍頻晶體和壓電陶瓷；其中，四個腔鏡：M1、M2、M3和M4，構成8字循環腔；

所述倍頻循環腔的腔長是可調節的，在腔內的反射型腔鏡背部加裝壓電陶瓷，通過高壓運放模塊輸出的電壓信號控制壓電陶瓷形變，帶動腔鏡上述發生位移從而改變腔內的光程，進而改變了腔長。

進一步地，所述自動反饋控制模塊根據混頻器的鑒頻信號和透射峰信號的狀態，自動在“掃頻”或者“鎖腔”兩種狀態間切換；

當在掃頻模式時，一旦滿足鎖腔條件，即合適的“零點”位置，立刻進入鎖腔，開啟調節；當腔體失鎖時，自動從鎖腔狀態返回到掃頻狀態，尋找合適的鎖腔條件；

所述“零點”是當腔長滿足激光諧振倍頻時，混頻器的輸出結果為零。

進一步地，所述DDS正弦信號發生模塊產生兩路頻率相等、幅值和相位不同的兩路正弦波信號，通過低通濾波器和功率運放分別加載到激光器的EOM和混頻器的本振信號端口。

進一步地，所述光纖激光器為連續波全固態激光器或者連續波光纖激光器。

一種自動諧振倍頻循環腔的鎖腔方法，包括以下步驟：

1）自動反饋控制模塊首先設置整套裝置的工作參數；

2）通過透射峰信號檢測模塊對倍頻循環腔的透射光進行探測，獲得所需要的透射峰電信號；