[發明專利]用于注入鎖定激光器的非互易光學組件

在審

• 申請號: 201980101121.6
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN114731024A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: V·伊琴科;盧福拉·馬萊基;I·格魯迪寧
• 申請（專利權）人: 通用汽車巡航控股有限公司
• 主分類號: H01S5/065
• 分類號: H01S5/065;H01S5/00;H01S5/02;H01S5/10;H01S5/12;G01S17/06
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 王翡

描述了一種用于將激光器注入鎖定到諧振器的非互易光學組件。激光器發射光束，諧振器接收光束并將反饋光束返回到激光器，使得反饋光束引起注入鎖定。非互易光學組件插入在激光器與諧振器之間并且光學耦合到激光器和諧振器。非互易光學組件包括接收來自激光器的光束的第一端口，以及將光束輸出到諧振器并接收來自諧振器的反饋光束的第二端口。第一端口還將反饋光束輸出到激光器。光束以第一功率損耗穿過非互易光學組件，反饋光束以第二功率損耗穿過非互易光學組件(第一功率損耗不同于第二功率損耗)。

背景技術

各種常規的架構采用注入鎖定到諧振器的激光器。例如，激光器可以發射光束，該光束被發送到諧振器。激光器和諧振器光學耦合，使得來自激光器的光束被提供給諧振器，在諧振器內部循環且經歷全內反射，并從諧振器提供回激光器。當被注入鎖定時，激光器的頻率從屬于諧振器的頻率(例如，諧振器可以使激光器以與諧振器的頻率相比基本相似的頻率發射光束)。

可用于注入鎖定的示例性諧振器是高品質因數(Q)回音壁模式諧振器。由于這種諧振器的電光特性和尺寸，可以利用相對窄的線寬來線性地調制回音壁模式諧振器的頻率。根據示例，施加到諧振器的鋸齒波形電壓可以導致注入鎖定到諧振器的激光器發射頻率跟隨鋸齒波形的光束。

為了使激光器能夠被注入鎖定到諧振器，由激光器發射的光束的特定部分的功率會被返回到激光器。例如，從激光器發射并返回激光器的光束的約為25dB的總功率損耗可以提供激光器保持注入鎖定到諧振器的穩定狀態。然而，如果入射到諧振器上的光束處于較高的功率水平，則諧振器的工作特性可能改變，這會導致不利的影響，例如熱光頻率牽引和光折變損傷。例如，入射到諧振器上的光束的功率水平提高會導致形成諧振器的材料的折射率發生半永久性變化，這會影響采用注入鎖定到諧振器的激光器作為光源的系統的校準。相應地，各種常規方法采用以適度功率水平工作的激光器，以使入射到諧振器上的光束的功率水平處于在其以下會遭遇不利影響的水平。此外，由于激光器以適度的功率水平工作，因此這些常規方法通常通過采用增強光放大器(BOA)來增強輸出的注入鎖定光束。

發明內容

以下是本文更詳細描述的主題的簡要概述。此概述并不意圖限制權利要求的范圍。

本文描述了與經由非互易光學組件將激光器注入鎖定到諧振器有關的各種技術。激光器可以被配置為發射光束。此外，諧振器可以被配置為接收由激光器發射的光束并將反饋光束返回到激光器，使得反饋光束導致激光器注入鎖定到諧振器。非互易光學組件可以插入在激光器與諧振器之間并且光學耦合到激光器和諧振器。非互易光學組件可以包括被配置為接收來自激光器的光束的第一端口和被配置為將光束輸出到諧振器的第二端口。此外，第二端口被配置為接收來自諧振器的反饋光束，第一端口被配置為將反饋光束輸出到激光器。光束可以以第一功率損耗從第一端口穿過非互易光學組件到達第二端口。此外，反饋光束可以以第二功率損耗從第二端口穿過非互易光學組件到達第一端口，其中，第一功率損耗不同于第二功率損耗(例如，第一功率損耗可以大于第二功率損耗)。非互易光學組件還可以包括第三端口，該第三端口被配置為輸出注入鎖定光束。

根據各個實施例，非互易光學組件可以包括法拉第盤、第一半波片、偏振分束器和第二半波片。第一半波片可以光學耦合到法拉第盤，偏振分束器可以光學耦合到第一半波片，第二半波片可以光學耦合到偏振分束器。光束通過非互易光學組件的路徑可以穿過法拉第盤，然后穿過第一半波片，然后穿過偏振分束器，然后穿過第二半波片。此外，反饋光束通過非互易光學組件的路徑可以穿過第二半波片，然后穿過偏振分束器，然后穿過第一半波片，然后穿過法拉第盤。

與許多常規架構相比，非互易光學組件使得激光器能夠注入鎖定到諧振器，而在激光器以更高的功率水平工作的同時不會不利地影響諧振器。例如，入射到諧振器上的光束的功率水平可以低于導致熱光頻率牽引或光折變損傷的水平。此外，非互易光學組件能夠以不需要增強(例如，經由增強光放大器，用于激光雷達傳感器系統)的功率水平輸出注入鎖定光束。