一种基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统及方法，系统包括半导体激光器、第一半波片、第一偏振分束器、第二半波片、第二偏振分束器、分束器、铷泡、第三偏振分束器、光电差分探测器和控制电路。本发明专利技术的有益效果：系统科学合理，简单方便，较之现有的激光器稳频系统，本系统模块化清晰，结构更简单，性能更优良，成本更低，由于稳频光工作波段位于近红外所在波段，因此可以为精密测量提供硬件基础，为近红外光的应用起到了推动作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统及方法
本专利技术涉及激光器稳频系统的
，具体来说，涉及一种基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统及方法。
技术介绍
现在随着窄线宽半导体激光二极管制造技术的飞速发展，半导体激光器成为精密测量技术的首选激光光源。但是自由运转的二极管激光器的频率稳定性很差，在采取了温度、电流稳定控制后，其频率仍然存在漂移，这就不能满足精密测量对激光频率的要求，需要采取更进一步的稳频措施。现有的激光器稳频系统，如传输腔稳频系统是利用一台稳定度高的激光器做参考(例如碘稳频的氦氖激光器)，将参考激光器的激光和待稳激光器(半导体激光器)的激光同时入射到一台扫描的法布里-玻罗干涉仪(传输腔)中，利用光电探测器探测参考激光器的激光经过传输腔后的透射信号及待稳激光器的激光经过传输腔后的透射信号，再采用数据采集卡转换成数字信号后输入到计算机中，通过计算并锁定透射信号中透射峰间距来提高待稳激光器的稳定度。其中，传输腔的腔长由压电陶瓷进行调节，具体可以通过压电陶瓷驱动源输出的锯齿波电压信号调节压电陶瓷的伸缩，由此改变传输腔的长度，达到改变传输腔的谐振频率的目的。这种激光器稳频系统结构复杂，性能也较差，并不能很好的满足激光器的稳频需求针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统，可解决目前半导体激光二极管的激光频谱宽，频率漂移等一系列问题，并且系统的结构简单、成本较低、性能优良。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统，包括半导体激光器、第一半波片、第一偏振分束器、第二半波片、第二偏振分束器、分束器、铷泡、第三偏振分束器、光电差分探测器和控制电路；所述半导体激光器在控制电路控制下发出的激光束经过所述第一半波片后进入到所述第一偏振分束器中，经所述第一偏振分束器分束后得到第一光束和第二光束，所述第二光束经过所述第二半波片后进入到所述第二偏振分束器中，经所述第二偏振分束器分束后得到第三光束和第四光束，所述第三光束进入到所述第三偏振分束器中，经所述第三偏振分束器分束后得到第五光束，所述第四光束进入到所述分束器中，经所述分束器分束后得到第六光束和第七光束，所述第五光束与所述第六光束方向相反且二者均进入到所述铷泡中，经所述铷泡叠加后进入到所述光电差分探测器中，所述第七光束经过所述铷泡后进入到所述光电差分探测器中，所述光电差分探测器输出信号至所述控制电路。进一步地，所述半导体激光器与所述第一半波片之间的光路上设置有准直器。进一步地，所述准直器与所述第一半波片之间的光路上设置有光隔离器。进一步地，所述第三光束依次经过第一反射镜和第三反射镜后进入到所述第三偏振分束器。进一步地，所述第七光束经过所述第二反射镜后进入到所述铷泡中。本专利技术还提供了一种基于差分饱和吸收谱的激光器稳频方法，包括以下步骤：S1将半导体激光器在控制电路控制下发出的激光束经过第一半波片后射入到第一偏振分束器中，以分束成第一光束和第二光束；S2将所述第一光束用于与原子相互作用，将所述第二光束经过第二半波片后射入到第二偏振分束器中，以分束成第三光束和第四光束；S3将所述第三光束射入到第三偏振分束器中，以分束成第五光束，将所述第四光束射入到分束器中，以分束成第六光束和第七光束；S4将所述第五光束与所述第六光束以方向相反的方式射入到铷泡中进行叠加，以得到第一探测光束，将所述第七光束射入到铷泡中，以得到第二探测光束；S5将所述第一探测光束与所述第二探测光束射入到光电差分探测器中进行差分处理，以得到无噪音的原子饱和吸收谱线；S6所述控制电路根据所述原子饱和吸收谱线控制所述半导体激光器以使其发出的所述激光束的频率锁定在所述原子饱和吸收谱线的峰值处。进一步地，在S1中，将所述半导体激光器发出的光依次经过准直器和光隔离器的处理后再传输给所述第一半波片。进一步地，在S3中，将所述第三光束依次经过第一反射镜和第三反射镜的反射后再射入到所述第三偏振分束器中。进一步地，在S4中，将所述第七光束经过第二反射镜的反射后再射入到所述铷泡中。本专利技术的有益效果：系统科学合理，简单方便，较之现有的激光器稳频系统，本系统模块化清晰，结构更简单，性能更优良，成本更低，由于稳频光工作波段位于近红外所在波段，因此可以为精密测量提供硬件基础，为近红外光的应用起到了推动作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例所述的基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统的示意图。图中：1、半导体激光器；2、准直器；3、光隔离器；4、第一半波片；5、第一偏振分束器；6、第二半波片；7、第二偏振分束器；8、第一反射镜；9、分束器；10、第二反射镜；11、铷泡；12、第三反射镜；13、第三偏振分束器；14、光电差分探测器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，根据本专利技术实施例所述的一种基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统，包括半导体激光器1、第一半波片4、第一偏振分束器5、第二半波片6、第二偏振分束器7、分束器9、铷泡11、第三偏振分束器13、光电差分探测器14和控制电路；所述半导体激光器1在控制电路控制下发出的激光束经过所述第一半波片4后进入到所述第一偏振分束器5中，经所述第一偏振分束器5分束后得到第一光束和第二光束，所述第二光束经过所述第二半波片6后进入到所述第二偏振分束器7中，经所述第二偏振分束器7分束后得到第三光束和第四光束，所述第三光束进入到所述第三偏振分束器13中，经所述第三偏振分束器13分束后得到第五光束，所述第四光束进入到所述分束器9中，经所述分束器9分束后得到第六光束和第七光束，所述第五光束与所述第六光束方向相反且二者均进入到所述铷泡11中，经所述铷泡11叠加后进入到所述光电差分探测器14中，所述第七光束经过所述铷泡11后进入到所述光电差分探测器14中，所述光电差分探测器14输出信号至所述控制电路。在本专利技术的一个具体实施例中，所述半导体激光器1与所述第一半波片4之间的光路上设置有准直器2。在本专利技术的一个具体实施例中，所述准直器2与所述第一半波片4之间的光路上设置有光隔离器3。在本专利技术的一个具体实施例中，所述第三光束依次经过第一反射镜8和第三反射镜12后进入到所述第三偏振分束器13。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统，其特征在于，包括半导体激光器（1）、第一半波片（4）、第一偏振分束器（5）、第二半波片（6）、第二偏振分束器（7）、分束器（9）、铷泡（11）、第三偏振分束器（13）、光电差分探测器（14）和控制电路；/n所述半导体激光器（1）在控制电路控制下发出的激光束经过所述第一半波片（4）后进入到所述第一偏振分束器（5）中，经所述第一偏振分束器（5）分束后得到第一光束和第二光束，所述第二光束经过所述第二半波片（6）后进入到所述第二偏振分束器（7）中，经所述第二偏振分束器（7）分束后得到第三光束和第四光束，所述第三光束进入到所述第三偏振分束器（13）中，经所述第三偏振分束器（13）分束后得到第五光束，所述第四光束进入到所述分束器（9）中，经所述分束器（9）分束后得到第六光束和第七光束，所述第五光束与所述第六光束方向相反且二者均进入到所述铷泡（11）中，经所述铷泡（11）叠加后进入到所述光电差分探测器（14）中，所述第七光束经过所述铷泡（11）后进入到所述光电差分探测器（14）中，所述光电差分探测器（14）输出信号至所述控制电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统，其特征在于，包括半导体激光器（1）、第一半波片（4）、第一偏振分束器（5）、第二半波片（6）、第二偏振分束器（7）、分束器（9）、铷泡（11）、第三偏振分束器（13）、光电差分探测器（14）和控制电路；
所述半导体激光器（1）在控制电路控制下发出的激光束经过所述第一半波片（4）后进入到所述第一偏振分束器（5）中，经所述第一偏振分束器（5）分束后得到第一光束和第二光束，所述第二光束经过所述第二半波片（6）后进入到所述第二偏振分束器（7）中，经所述第二偏振分束器（7）分束后得到第三光束和第四光束，所述第三光束进入到所述第三偏振分束器（13）中，经所述第三偏振分束器（13）分束后得到第五光束，所述第四光束进入到所述分束器（9）中，经所述分束器（9）分束后得到第六光束和第七光束，所述第五光束与所述第六光束方向相反且二者均进入到所述铷泡（11）中，经所述铷泡（11）叠加后进入到所述光电差分探测器（14）中，所述第七光束经过所述铷泡（11）后进入到所述光电差分探测器（14）中，所述光电差分探测器（14）输出信号至所述控制电路。


2.根据权利要求1所述的基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统，其特征在于，所述半导体激光器（1）与所述第一半波片（4）之间的光路上设置有准直器（2）。


3.根据权利要求2所述的基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统，其特征在于，所述准直器（2）与所述第一半波片（4）之间的光路上设置有光隔离器（3）。


4.根据权利要求1所述的基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统，其特征在于，所述第三光束依次经过第一反射镜（8）和第三反射镜（12）后进入到所述第三偏振分束器（13）。


5.根据权利要求1所述的基于差分饱和吸收谱的激光器稳频系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟红玲，
申请(专利权)人：中科启迪光电子科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44