[發明專利]可調諧激光系統

有效

• 申請號: 202110029958.3
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112787213B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 葉祝雄;謝禮楊;鄭盟錕
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S5/065
• 分類號: H01S5/065;H01S5/068;H01S5/0683;H01S5/14
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 魏朋

本申請涉及一種可調諧激光系統。第一激光經法布里?珀羅諧振腔形成透射光。第二光探測模塊設置于透射光光路。掃描伺服模塊的輸入端與第二光探測模塊連接，輸出端與法布里?珀羅諧振腔的控制端連接。反射光經第一光分束模塊形成第一透射光與第二透射光。第一光探測模塊設置于第一反射光光路上。調制解調模塊的輸入端與第一光探測模塊連接，輸出端與第一PID控制模塊的輸入端連接。加法器的第一輸入端與掃描伺服模塊的輸出端連接，第二輸入端與第一PID控制模塊的輸出端連接。法布里?珀羅諧振腔的控制端與加法器的輸出端連接。第二PID控制模塊的輸入端與調制解調模塊的輸出端連接。第二PID控制模塊的輸出端與主激光模塊的控制端連接。

技術領域

本申請涉及激光器技術領域，特別是涉及一種可調諧激光系統。

背景技術

可調諧激光器是一種可受控改變工作波長的激光器，調諧范圍是指激光工作波長的最大值和最小值之間的范圍。線寬指激光光譜的半高全寬，即為功率達到峰值1/e對應的頻譜寬度。在精密測量中，除了可調諧范圍和線寬外，還需要關注激光其它頻率的縱模與熒光輸出，例如在超冷原子光締合光譜實驗中，線寬外的激光噪聲會極大的干擾探測結果。

目前市場上的可調諧半導體激光器，主要是外腔半導體激光器(external-cavitydiode lasers，ECDL)，其通過在半導體激光管和光柵之間形成外腔，利用光柵的波長選擇特性，可達到幾個納米的調諧范圍。傳統的外腔半導體激光器，其線寬通常為～MHz量級。然而，對于精密原子分子操控和頻譜測量而言，例如分子光締合等，外腔半導體激光器存在以下兩個技術問題：一個問題是MHz量級的線寬無法適用于kHz量級的原子分子躍遷；另一個問題是激光大范圍的頻譜噪聲，例如其它縱模(幾個GHz的間隔)和背景熒光的激光噪聲，會對測量帶來干擾。20世紀80年代，三位科學家R.V.Pound，R.Drever和J.L.Hall提出的PDH(Pound-Drever-Hall)技術，利用法布里-珀羅腔將激光器的頻率噪聲轉化為幅度噪聲，再通過快速PID反饋激光電流壓制激光噪聲的方法，可以大大減小激光線寬。然而，由于光電路探測與反饋帶寬限制，PDH技術往往只能壓制小于10MHz的激光噪聲，對于更高頻率的激光噪聲則無能為力，無法壓制外腔半導體激光器GHz周期調制的其它縱模頻域噪聲。目前用于PDH的商用PID由控制激光管電流的快速PID和控制外腔光柵壓電陶瓷電壓的低速PID構成，然而受到壓電陶瓷以及外腔半導體激光器的不跳模范圍限制，無法在全調諧范圍內跟隨鎖定外部鑒頻器(例如法布里-珀羅腔)，造成系統缺乏足夠的可靠性和可調諧性。

發明內容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種可調諧激光系統。

本申請提供一種可調諧激光系統，所述可調諧激光系統包括主激光模塊、第一光分束模塊、法布里-珀羅諧振腔、第二光探測模塊以及掃描伺服模塊。所述主激光模塊用于發射第一激光。所述第一光分束模塊設置于所述第一激光的光路上，所述第一激光經過所述第一光分束模塊形成初始透射光。所述法布里-珀羅諧振腔設置于所述第一激光的光路上。所述初始透射光部分經所述法布里-珀羅諧振腔透射，形成透射光。所述第二光探測模塊設置于所述透射光的光路上，用于接收所述透射光，并將所述透射光轉換成第一信號。所述掃描伺服模塊的輸入端與所述第二光探測模塊連接，用于接收所述第一信號，并將所述第一信號與第一閾值信號進行對比。若所述第一信號小于所述第一閾值信號時，則所述掃描伺服模塊輸出周期性電壓信號。若所述第一信號大于或等于所述第一閾值信號時，則所述掃描伺服模塊輸出穩定電壓信號。