[發明專利]一種基于全光光柵的多路激光頻率鏈鎖定方法和裝置

有效

• 申請號: 202110509049.X
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113381281B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 元晉鵬;汪麗蓉;董世超
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/10
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 趙江艷

1.一種基于全光光柵的多路激光頻率鏈鎖定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、基于鎖定位置所需的目標頻差，利用飽和吸收光譜對頻標光進行鎖定，同時將耦合光頻率調諧到飽和吸收光譜處并進行掃頻；

S2、使耦合光分成多束，將其中一束再分成兩束形成干涉光場，注入第一原子蒸汽氣池，形成空間結構周期性調制的全光光柵；同時使頻標光的行波場對向注入第一原子蒸汽氣池中，被全光光柵進行多級離散衍射；

S3、將頻標光經多級離散衍射產生的衍射光場分離，分別注入一個第一探測器探測衍射強度；

S4、將耦合光的其它光束分別注入一個第二原子蒸汽氣池，同時，使待鎖定激光器分別反向注入一個第二原子蒸汽池形成電磁誘導透明光譜，通過第二探測器探測；

S5、將第一探測器的探測得到的衍射強度的峰值頻率與對應的第二探測器探測得到的電磁誘導透明信號的頻率進行差值計算，將差值作為誤差信號反饋到對應的待鎖定激光器，對待鎖定激光器進行頻率鎖定。

2.根據權利要求1所述的一種基于全光光柵的多路激光頻率鏈鎖定方法，其特征在于，所述待鎖定激光器的數量等于頻標光經多級離散衍射產生的衍射光場級數。

3.根據權利要求1所述的一種基于全光光柵的多路激光頻率鏈鎖定方法，其特征在于，所述步驟S3中，具體包括以下步驟：

將頻標光經多級離散衍射產生的衍射光場分為兩束；

使其中一束輸入光束質量分析儀實時監測離散衍射分布情況，另一束經擴束透鏡組增加多級離散衍射空間間距，然后通過多個偏振分束棱鏡分別篩選各個級數的離散衍射光斑。

4.一種基于全光光柵的多路激光頻率鏈鎖定裝置，其特征在于，包括耦合光激光器（101）、頻標光激光器（106）、全光光柵光路（1）、衍射分束光路（2）、多個鎖定光路（3）、數據處理模塊（4）和伺服反饋控制模塊（5）；

所述耦合光激光器（101）的頻率被調諧到飽和吸收光譜處并進行掃頻，其發出的耦合光被分為N束，其中一束入射至全光光柵光路，其它N-1光束分別入射到相應的鎖定光路；所述全光光柵光路（1）包括第一分束器（113）、第二分束器（114）、第三分束器（118）和第一原子蒸氣池（117），入射至全光光柵光路的耦合光經第一分束器（113）分為兩束，第二分束器（114）合束后，形成干涉光場，干涉光場經第三分束器（118）后入射到第一原子蒸氣池（117）形成全光光柵；

所述頻標光激光器（106）的頻率被鎖定在飽和吸收光譜處，其發出的頻標光與耦合光反向重合入射至第一原子蒸氣池（117），在全光光柵的作用下產生多級離散衍射；衍射光經第三分束器（118）后入射至衍射分束光路，將各級衍射光分離，分離后的各級衍射光分別注入相應的第一探測器（301）；

每個所述鎖定光路（3）包括待鎖定激光器（307）、第四分束器（309）、第二原子蒸汽池（308）和第二探測器（304），入射到鎖定光路的耦合光經第四分束器（309）后入射到第二原子蒸汽池（308），待鎖定激光器（307）發出的激光與耦合光反向重合入射至所述第二原子蒸汽池（308）形成電磁誘導透明光譜，并被第二探測器（304）探測；

所述數據處理模塊（4）用于將第一探測器（301）探測得到的衍射強度的峰值頻率與對應的第二探測器（304）探測得到的電磁誘導透明信號的頻率進行差值計算，所述伺服反饋控制模塊（5）用于根據計算得到的頻率差值得到伺服反饋信號，并將伺服反饋信號輸入對應的待鎖定激光器（307）進行頻率鎖定。

5.根據權利要求4所述的一種基于全光光柵的多路激光頻率鏈鎖定裝置，其特征在于，衍射分束光路包括擴束透鏡組、多個分束棱鏡（206）和多個45°反射鏡組合（210），衍射光經第三分束器（118）后入射至擴束透鏡組進行擴束，擴束后的各級衍射光分別經一個分束棱鏡（206）和一個45°反射鏡組合（210）反射后分離。

6.根據權利要求5所述的一種基于全光光柵的多路激光頻率鏈鎖定裝置，其特征在于，衍射分束光路（2）還包括第五分束器和光束質量分析儀（203），所述第五分束器用于將入射至分束光路前的衍射光分出一部分至光束質量分析儀。