电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器及稳频方法技术

本申请涉及一种电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器及稳频方法，其中，包括：输入组件，用于产生第一激光信号；移相器，用于接收输入组件传输的第一激光信号，并在预设条件下对第一激光信号进行移相得到第二激光信号；电调滤波反馈组件，用于接收第二激光信号，并对第二激光信号进行滤波获取窄谱光信号，并在预设条件下对第一激光信号进行电调谐；原子鉴频系统，用于接收窄谱光信号生成鉴频信号；控制器，用于基于鉴频信号调节移相器与电调滤波反馈结构的调谐电极电压进行稳频。由此，解决了现有热调相集成外腔窄线宽稳频激光器存在的调谐响应速度慢或功率损耗大等缺陷，导致从鉴频到移频之间时延长及鉴频信号强度较低，极大影响稳频效果等问题。响稳频效果等问题。响稳频效果等问题。

【技术实现步骤摘要】
电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器及稳频方法


[0001]本申请涉及激光器稳频
，特别涉及一种电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器及稳频方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着基于原子物理机理的量子技术的发展，高精度授时、探测与导航正在成为新的热点研究方向；由于高精度器件的实现方案往往涉及原子的超精细结构，现有研究中经常需要窄线宽高稳频的半导体二极管激光器提供泵浦光，以诱发干涉、超精细能级跃迁、相干布居囚禁等多种原子物理机制，例如，在高精度授时领域，光钟器件需要窄线宽高稳频激光与碱金属原子时钟跃迁锁定，为时钟信号生成提供超稳定频率基准；再如，在高精度探测领域，相干布居囚禁原子磁力仪基于塞曼效应探测弱磁场，需要两束不同频率的泵浦光诱发相干布居囚禁现象，提高该激光的稳定度有利于提高磁探信号的信噪比。
[0003]相似地，在高精度导航领域，陀螺仪作为惯性器件在自主导航中起关键作用，而量子陀螺作为目前分辨率最高的陀螺仪，其基于原子干涉原理对惯性力造成的相位改变进行相干探测，这一过程对频率高度敏感，需要由窄线宽高稳频激光实现。
[0004]由此可知，窄线宽高稳频激光器作为自主授时，航磁地磁测量，惯性导航等多个实用领域的基础性器件之一，具有广阔的应用前景。
[0005]对于此类激光器，其核心性能指标是线宽与频率稳定度，普通法布里
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珀罗腔二极管激光器往往受多种谱线加宽机制与环境热扰动的影响，而具有GHz量级的线宽与低频率稳定度，从而不能稳定输出精准的频率；此外，基于管芯温度的激射频率调谐同时影响有源区温度，为输出功率等特性带来不确定性，不利于对接稳频需求，而集成外腔激光器方案具有线宽窄、频率可调谐性好的优点，是实现窄线宽高稳频激光器的主流方案之一。
[0006]常见的外腔窄线宽激光器方案主要基于硅基或氮化硅基外腔平台，基于热光调谐调整激光器的激射频率，但是热光调谐的响应速度严重限制了频率调谐的速度，进而限制了激光器的稳频特性；近年来，以smart
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cut等方法制备薄膜铌酸锂基片的技术逐渐成熟，由于铌酸锂材料具有0.4
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5μm的宽透明窗口与高一阶电光系数，其优良的光电特性为波导型调制器、可调谐微环外腔等应用领域提供了新的解决方案。
[0007]然而，现有的薄膜铌酸锂外腔窄线宽激光器未能很好对接稳频系统的需求，存在易跳模或功率损耗大等缺陷，限制了频率调谐范围并导致频率高度不稳定，且容易导致低鉴频信号强度，降低了稳频效果，亟待解决。

技术实现思路

[0008]本申请提供一种电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器及稳频方法，以解决现有的热调相集成外腔窄线宽稳频激光器存在的调谐响应速度慢或功率损耗大等缺陷，导致从鉴频到移频之间的时延长以及鉴频信号强度较低，极大影响稳频效果等问题。
[0009]本申请第一方面实施例提供一种电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器，包括：
输入组件，用于产生第一激光信号；移相器，用于接收所述输入组件传输的第一激光信号，并在预设条件下，对所述第一激光信号进行移相，得到第二激光信号；电调滤波反馈组件，用于接收所述移相器传输的第二激光信号，并对所述第二激光信号进行滤波并反馈回所述输入组件，以获取窄谱光信号，并在所述预设条件下，对所述第一激光信号进行电调谐；原子鉴频系统，用于接收所述电调滤波反馈组件输出的所述窄谱光信号，生成鉴频信号，以及控制器，用于基于所述鉴频信号，根据预设控制策略调节所述移相器与所述电调滤波反馈组件的调谐电极电压，改变所述第一激光信号频率，直至所述第一激光信号达到预设稳频条件。
[0010]可选地，在本申请的一个实施例中，所述移相器与电调滤波反馈组件由薄膜铌酸锂平台上基于铌酸锂薄膜基片制备的直波导与弯曲波导构成。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，输入组件包括：增益芯片，用于产生所述第一激光信号；模斑尺寸变换结构，用于根据预设损耗率传输所述第一激光信号。
[0012]可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：波导耦合器，用于所述增益芯片与所述电调滤波反馈组件之间的光信号的传递，并将所述窄谱光信号传输至所述原子鉴频系统。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，所述移相器与电调滤波反馈组件由薄膜铌酸锂平台上基于铌酸锂薄膜基片制备的直波导与弯曲波导构成。
[0014]本申请第二方面实施例提供一种电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器的稳频方法，包括以下步骤：产生所述第一激光信号；在所述预设条件下，对所述第一激光信号进行移相，得到所述第二激光信号；对所述第二激光信号进行滤波，以获取窄谱光信号，并在所述预设条件下，对所述第一激光信号进行电调谐，并基于所述窄谱光信号生成鉴频信号；以及基于所述鉴频信号，根据所述预设控制策略调节所述移相器与所述电调滤波反馈组件的调谐电极电压，改变所述第一激光信号频率，直至所述第一激光信号达到所述预设稳频条件。
[0015]可选地，在本申请的一个实施例中，所述移相器与电调滤波反馈组件由薄膜铌酸锂平台上基于铌酸锂薄膜基片制备的直波导与弯曲波导构成。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，所述产生所述第一激光信号，包括：基于所述增益芯片产生所述第一激光信号；通过所述模斑尺寸变换结构根据预设损耗率传输所述第一激光信号。
[0017]可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：利用所述波导耦合器对所述增益芯片与所述电调滤波反馈组件之间的光信号进行传递，并将所述窄谱光信号传输至所述原子鉴频系统。
[0018]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器的稳频方法。
[0019]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器的稳频方法。
[0020]由此，本申请的实施例具有以下有益效果：
[0021]本申请的实施例可包括输入组件，用于产生第一激光信号；移相器，用于接收输入组件传输的第一激光信号，并在预设条件下，对第一激光信号进行移相，得到第二激光信号；电调滤波反馈组件，用于接收移相器传输的第二激光信号，并对第二激光信号进行滤波并反馈回输入组件，以获取窄谱光信号，并在预设条件下，对第一激光信号进行电调谐；原子鉴频系统，用于接收电调滤波反馈组件输出的窄谱光信号，生成鉴频信号，控制器，用于基于鉴频信号，根据预设控制策略调节移相器与电调滤波反馈组件的调谐电极电压，改变第一激光信号频率，直至第一激光信号达到预设稳频条件。本申请实施例可将优化的电调滤波反馈外腔结合到鉴频稳频系统中，利用低功率损耗、高速电光调谐的薄膜铌酸锂外腔，实现小尺寸的电调相窄线宽高稳频集成外腔激光器，从而解决热调相微环外腔的设计缺陷，可以充分发挥电光调谐的高调谐速度优势，降低稳频系统从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器，其特征在于，包括：输入组件，用于产生第一激光信号；移相器，用于接收所述输入组件传输的第一激光信号，并在预设条件下，对所述第一激光信号进行移相，得到第二激光信号；电调滤波反馈组件，用于接收所述移相器传输的第二激光信号，并对所述第二激光信号进行滤波并反馈回所述输入组件，以获取窄谱光信号，并在所述预设条件下，对所述第一激光信号进行电调谐；原子鉴频系统，用于接收所述电调滤波反馈组件输出的所述窄谱光信号，生成鉴频信号，以及控制器，用于基于所述鉴频信号，根据预设控制策略调节所述移相器与所述电调滤波反馈组件的调谐电极电压，改变所述第一激光信号频率，直至所述第一激光信号达到预设稳频条件。2.根据权利要求1所述的电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器，其特征在于，所述移相器与电调滤波反馈组件由薄膜铌酸锂平台上基于铌酸锂薄膜基片制备的直波导与弯曲波导构成。3.根据权利要求1所述的电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器，其特征在于，所述输入组件包括：增益芯片，用于产生所述第一激光信号；模斑尺寸变换结构，用于根据预设损耗率传输所述第一激光信号。4.根据权利要求3所述的电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器，其特征在于，还包括：波导耦合器，用于所述增益芯片与所述电调滤波反馈组件之间的光信号的传递，并将所述窄谱光信号传输至所述原子鉴频系统。5.一种电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器的稳频方法，其特征在于，采用如权利要求1
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4任一项所述的电调相的窄线宽高稳频集成外腔激光器，其中，所述方法包括以下步骤：产生所述第一激光信号；在所述预设条件下，对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝智彪，乔泓博，王健，汪莱，孙长征，罗毅，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：