用于稳定光学振荡器的电磁辐射的方法和装置制造方法及图纸

稳定光学振荡器的、特别是激光器的电磁辐射，包括：测量在光学振荡器的电磁辐射和基准之间的偏差并且产生第一偏差信号；用第一偏差信号驱控第一调节器；借助驱控至少两个调整参量中的至少一个第一调整参量来调节第一偏差信号，其中，第一调整参量通过第一调节器的第一输出信号驱控，并且第一调整参量影响光学振荡器的第一电磁辐射；以及用调制单元产生调制信号，并且用调制信号驱控第一或第二调整参量；用调制信号解调第一调节器的第一输出信号并且产生与固定值的第二偏差信号；用第二偏差信号驱控第二调节器；用第二调节器的输出信号驱控调整参量中的其中一个调整参量并且调节第二偏差信号。第二偏差信号。第二偏差信号。

【技术实现步骤摘要】
用于稳定光学振荡器的电磁辐射的方法和装置


[0001]本专利技术涉及带有按照权利要求1、15或16的特征的、用于稳定光学振荡器、特别是第一激光器的第一电磁辐射的一种方法以及一种装置、特别是一种调节装置。

技术介绍

[0002]上述类型的方法或装置、特别是调节装置，在光谱学方法中、例如在原子或分子的吸收光谱学中或者在医疗方法中有多种多样的应用。在此，至少期望产生与基准的波长偏差或频率偏差尽可能小的电磁辐射。在此特别有益的是，进一步改进现有的方法或装置、特别是调节装置，以便更好地稳定光学振荡器的、特别是激光器的电磁辐射。为此也应当实现尽可能简单的实施，以便能够获得尽可能普遍的效用。
[0003]Chiow等人的《具有跟踪谐振的扩展腔二极管激光器》，(《应用光学》，第46卷，第7997页，出版年份2007)，说明了对二极管激光器的调整参量的调制、对二极管激光器的电磁辐射的强度或频率噪声的测量以及通过驱控调整参量对强度或频率噪声的调节，以便实现二极管激光器的辐射的稳定化。
[0004]US 2009/0262762 A1以及US 6,687,269 B1说明了对激光器的调整参量的调制、对激光器的光强的测量以及对激光器的控制，以便最大化光强。
[0005]US 2008/0159340 A1说明了对激光器的传输的控制，以便实现激光器的辐射的稳定化。

技术实现思路

[0006]本专利技术的任务是，提供用于稳定光学振荡器的、特别是激光器的、例如带有外部谐振器的二极管激光器的电磁辐射的一种方法或一种装置、特别是调节装置，其中，所述方法或所述装置、特别是所述调节装置，应当提供一种特别稳定的可行方案来产生带有相对基准尽可能恒定不变的至少一个波长或频率的辐射以及避免特别是激光器的、例如带有外部谐振器的二极管激光器的模式跃变。
[0007]该任务按照本专利技术通过用于稳定光学振荡器的、特别是激光器的电磁辐射的一种根据权利要求1或16所述的方法以及通过一种根据权利要求15所述的装置、特别是调节装置解决。
[0008]在此达到的技术效果是，更好地稳定了光学振荡器的、特别是激光器的电磁辐射。
[0009]优选可以用调节器的输出信号来驱控多个调整参量中的其中一个调整参量并且调节光学振荡器的电磁辐射的频率或相位偏差信号。
[0010]可以进一步优选测量调制指数的比率、特别是至少两个调整参量的频率或相位调制指数的比率，并且可以从所述比率与固定值的偏差形成偏差信号，以及还可以用调节器的输出信号驱控调整参量中的其中一个调整参量，并且可以调节偏差信号或所述比率。由此可以创造出为光学振荡器的至少一个调整参量提供动态范围的前提。
[0011]可以进一步优选测量至少一个调整参量的频率或相位调制指数并且可以从该频
率或相位调制指数与固定值的偏差形成偏差信号，以及还可以用调节器的输出信号驱控所述调整参量并且可以调节该偏差信号。由此可以创造出为光学振荡器的至少一个调整参量提供动态范围的前提。
[0012]在此，调制指数指的是由对调整参量的驱控和调整参量对电磁辐射的影响构成的比率。频率调制指数相应地指的是对调整参量的驱控和调整参量对电磁辐射的频率的影响。相位调制指数进一步相应地指的是对调整参量的驱控和调整参量对电磁辐射的相位的影响。
[0013]可以有利地通过调节在第二调整参量的调制指数和第一调整参量的调制指数之间的比率为光学振荡器的频率或相位调节提供一个大的动态范围。由此可以更好地稳定光学振荡器的、特别是激光器的电磁辐射。
[0014]下文中，例如由激光器或不同的基准源、但也由能产生电磁辐射的其它源头或发生器产生的电磁辐射，包括至少一个频率或者同义地包括至少一个波长，并且电磁辐射至少也可以包括相位。如果提到了在不同的电磁辐射之间形成了差，那么在此指的是形成了频率差和/或相位差。但也可以指的是调整电磁辐射的振幅、特别是调整场量或功率，其中，场量可以包括电压、电流、电场或磁场。
[0015]调节电磁辐射按照意义可以包括调节至少一个频率或至少一个波长和/或还可以包括调节至少所述一个相位。
[0016]此外，下文中还有意使用了术语“波长”和“频率”，波长和频率彼此处于基本关系中，按照这个基本关系，波长和频率的乘积对应速度，其中，速度可以是光速。光速在此可以是真空中的光速或者光速可以是在介质中的光速，其中，介质可以通过折射率表征，并且在介质中的光速可以慢于在真空中的光速，其中，可以通过真空中的光速除以折射率来量化介质中的光速相对真空中的光速的减速。
[0017]所有在按本专利技术的装置中、特别是在调节装置中、或者所有在按本专利技术的方法中规定的调整变量，优选可以由至少一个调节器驱控，即使没有明确提到这一点。调整参量通常可以由多个控制信号、特别是一个或多个调节器驱控。在用多个控制信号驱控调整参量时，控制信号可以叠加、特别是相加。因此特别是每个所设置的调整参量都可以用来稳定光学振荡器的、特别是激光器的电磁辐射。驱控可以直接进行，但也可以间接进行，例如通过对所述装置的其它部件或所述方法的第二次驱控。调整参量通常可以构造用于影响电磁辐射以设定电磁辐射。调整参量尤其可以构造用于影响电磁辐射的频率和/或相位以设定电磁辐射的频率和/或相位。
[0018]按本专利技术的用于稳定光学振荡器的、特别是第一激光器的第一电磁辐射的方法，优选可以包括测量在光学振荡器的第一电磁辐射与基准之间的偏差和产生第一偏差信号，并且还可以包括：用第一偏差信号驱控第一调节器；借助驱控至少两个调整参量中的至少一个调整参量来调节第一偏差信号，其中，第一调整参量可以由第一调节器的第一输出信号驱控并且第一调整参量可以影响光学振荡器的第一电磁辐射；以及用调制单元产生调制信号；和用调制信号驱控第一或第二调整参量；用调制信号解调第一调节器的第一输出信号；和产生与固定值的第二偏差信号；用第二偏差信号驱控第二调节器；和用第二调节器的输出信号驱控调整参量中的其中一个调整参量；以及调节第二偏差信号。
[0019]如上文已经说明的那样，借助驱控至少两个调整参量中的至少一个第一调整参量
调节第一偏差信号在此可以包括，可以用一个或多个控制信号进行驱控。
[0020]在一种实施方式中，所述方法可以包括借助驱控至少两个调整参量来调节第一偏差信号，其中，两个调整参量可以分别通过第一调节器的至少一个输出信号驱控，并且两个调整参量可以影响光学振荡器的第一电磁辐射。在一种优选的实施方式中，偏差可以被最小化。
[0021]在一种优选的实施方式中，基准可以包括第二激光器的第二电磁辐射并且偏差可以形成为在第一电磁辐射和第二电磁辐射之间的差。
[0022]在一种优选的实施方式中，基准可以包括射频基准和第二激光器的第二电磁辐射，并且偏差可以形成为在第一电磁辐射和第二电磁辐射的差与射频基准之间的差。
[0023]在一种优选的实施方式中，偏差可以包括频率偏差或相位偏差。
[0024]在一种实施方式中，第二激光器可以是连续波激光器。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于稳定光学振荡器(3)的、特别是第一激光器(13)的第一电磁辐射(1)的方法，包括：测量在光学振荡器(3)的第一电磁辐射(1)和基准(21、23、39、41、115)之间的偏差(35、37、43、38)，并且产生第一偏差信号(35、37、43、38)，用第一偏差信号(35、37、43、38)驱控第一调节器(55、123)，借助驱控至少两个调整参量(5、7、89)中的至少一个第一调整参量(5、7、89)来调节第一偏差信号(35、37、43、38)，其中，第一调整参量(5、7、89)通过第一调节器(55、123)的第一输出信号(57、135)驱控，并且第一调整参量(5、7、89)影响光学振荡器(3)的第一电磁辐射(1)，其特征在于，用调制单元(63、139)产生调制信号(65、141)，并且用调制信号(65、141)驱控第一或第二调整参量(5、7、89)，用调制信号(65、141)解调第一调节器(55、123)的第一输出信号(57、135)，并且产生与固定值(73、146)的第二偏差信号(71、145)，用第二偏差信号(71、145)驱控第二调节器(74、147)，用第二调节器(74、147)的输出信号(75、149)驱控调整参量(5、7、89)中的其中一个调整参量，并且调节第二偏差信号(71、145)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，最小化所述偏差(35、37、38、43)。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括：用所述调制单元(63)产生第二调制信号(66)，并且用第二调制信号(66)驱控所述第一和第二调整参量(5、7、89)中的另一个调整参量，特别是，其中，所述调制信号(65)和第二调制信号(66)对所述第一电磁辐射(1)的影响是彼此反相的，设定所述调制信号(65)的相位和/或振幅以及设定第二调制信号(66)的相位和/或振幅，以无调制地提供所述第一电磁辐射(1)。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述基准(21、23、39、41、115)包括射频基准(159)和第二激光器(163、111)的第二电磁辐射(161、109)，并且所述偏差(35、37、38、43)形成为一方面所述第一电磁辐射(1)和第二电磁辐射(161、109)之间的差与另一方面射频基准(159)之间的差。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述偏差(35、37、38、43)包括频率偏差(37、43)或者相位偏差(35、43)。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基准(23)包括谐振器(25)并且所述偏差(35、37、38、43)包括在所述第一电磁辐射(1)的频率或相位与谐振器(25)的频率或相位之间的频率偏差(37、43)或相位偏差(35、43)。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述谐振器(25)包括在10000和1000000之间的范围内的Q值，其中，Q值等于所述谐振器(25)的频率除以所述谐振器(25)的频率带宽，并且所述谐振器(25)优选包括ULE(超低膨胀)间隔器(spacer，即间隔物)。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述谐振器(25)包括标准具、特别是法布里
‑
珀罗标准具。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基准(23)包括原子的或分子的气体(27)并且所述偏差(35、37、38、43)包括在所述第一电磁辐射(1)的频率或相位和原子的或分子的气
体(27)的谐振的频率或相位之间的频率偏差(37、43)或相位偏差(35、43)。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基准(23)包括频率或相位测量仪器(29、31、33)、特别是波长计(31)或干涉仪(33)，并且所述偏差(35、37、38、43)包括在所述第一电磁辐射(1)的频率或相位和频率或相位测量仪器(29、31、33)的频率或相位之间的频率偏差(37、43)或相位偏差(35、43)。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光学振荡器(3)包括所述调整参量(5、7、89)并且包括半导体激光器(13)、特别是二极管激光器(13)，并且所述调整参量包括二极管激光器的二极管电流(5、7、89)和/或包括二极管激光器(13)的二极管温度(5、7、89)。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光学振荡器(13)包括第一面(99)和第二面(101)，其中，至少第一面(99)或第二面(101)部分是能透射所述第一电磁辐射(1)的，其中，所述光学振荡器(13)特别是包括能调整的波长滤波器(95...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古莱，
申请(专利权)人：门罗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：