[發明專利]一種穩頻激光器系統

在審

• 申請號: 202211248661.7
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115663585A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 葉艷霞;傅焰峰;肖希
• 申請（專利權）人: 武漢光谷信息光電子創新中心有限公司
• 主分類號: H01S3/115
• 分類號: H01S3/115;H01S3/13;H01S3/137;H01S3/03
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 余浩

本發明公開了一種穩頻激光器系統，涉及光電探測器技術領域，其包括：依次相連的激光器組件、電光調制器、微環波導、光電探測器、混頻器和反饋控制器；電光調制器用于對激光器組件的輸出激光進行相位調制；微環波導用于提供穩定的諧振頻率以作為激光器組件的頻率參考；混頻器用于解調光電探測器探測到的激光信號，以獲得誤差信號；反饋控制器基于誤差信號生成反饋信號；激光器組件基于反饋信號對輸出激光頻率進行調諧。本發明能有效降低低頻噪聲，獲得更窄真實線寬，并且整體結構體積小，重量輕，成本低。

技術領域

本發明涉及激光器穩頻技術領域，具體涉及一種穩頻激光器系統。

背景技術

窄線寬穩頻激光器在許多領域有著重要應用，包括光學頻率標準、空間引力波探測、量子通信與量子測量等。激光穩頻可以選擇使用高精細度法布里珀羅腔、原子分子超精細結構能級躍遷譜線、超長光纖延遲線等作為穩頻參考，獲得穩定頻率的激光輸出。然而，這些穩頻裝置體積龐大，嚴重限制了其應用場合，將其束縛在實驗室研究上。近年來，隨著空間引力波探測的項目推進、可搬運光鐘的研制以及相干光通信的高速發展，高度集成的小型化穩頻激光的需求日益提升。

近年來，國內外研究者一直在嘗試實現穩頻激光器的小型化，比如使用高Q值氟化物微腔作為穩頻參考(CN113314933A)，使用更小的FP腔或者FP棒狀腔作為穩頻參考(US20210376555A1)，這些裝置同樣需要復雜真空系統和隔振系統，并且不易于集成；為了更小型化，研究人員提出了使用波導延時線作為穩頻參考，或者基于受激布里淵散射的穩頻激光器，這些方案雖然一定程度上填補了集成化穩頻激光器的研究空白，但其研究仍然在起步階段。

高Q值微環波導是一種可能的激光穩頻參考，其具有體積小，可集成度高等優點。近年來，高Q值微環波導被用于通信波段窄線寬激光器的研制，研發了一系列包括自注入鎖定的窄線寬激光器、受激布里淵激光器、微環外腔選頻激光器等本征線寬達到十赫茲量級的半導體激光器。但是，這一類激光器的真實線寬依然高達kHz以上，究其原因在于其低頻相位噪聲過高，在1Hz到十kHz頻率范圍內的激光噪聲呈現隨機游走噪聲或閃爍噪聲特征，這也嚴重限制了這類激光器的應用場合。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種穩頻激光器系統，其能有效降低低頻噪聲，獲得更窄的真實線寬，并且整體結構體積小，重量輕，成本低。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種穩頻激光器系統，包括：

依次相連的激光器組件、電光調制器、微環波導、光電探測器、混頻器和反饋控制器；

所述電光調制器用于對所述激光器組件的輸出激光進行相位調制；

所述微環波導用于提供穩定的諧振頻率以作為激光器組件的頻率參考；

所述混頻器用于解調所述光電探測器探測到的激光信號，以獲得誤差信號；

所述反饋控制器基于所述誤差信號生成反饋信號；

所述激光器組件基于所述反饋信號對輸出激光頻率進行調諧。

一些實施例中，所述激光器組件包括：

外腔式激光器，其包括沿光路傳遞方向依次設置的反射鏡、光柵、第一透鏡和光增益芯片；

鋯鈦酸鉛壓電陶瓷PZT元件，其可移動地設置在所述反射鏡上，所述PZT元件用于接收所述反饋信號，通過推進或回緩位移量，以調諧外腔式激光器的腔長。

一些實施例中，所述激光器組件包括：

激光器；

聲光調制器，其用于接收所述激光器的輸出激光，以輸出調制光，并用于接收所述反饋信號，以調節所述調制光的的頻率。

一些實施例中，還包括：