一种基于内调制的光束相位控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于内调制的光束相位控制系统及方法，包括光源，用于提供光束；内调制稳频基体，包括第一准直器

【技术实现步骤摘要】
一种基于内调制的光束相位控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及光学调制
，特别是涉及一种基于内调制的光束相位控制系统及方法
。

技术介绍

[0002]近年来，随着光学技术，尤其是激光技术的迅猛发展，其应用领域也越来越广泛
。
目前，激光冷却
、
激光频标
、
高分辨率激光光谱测量
、
高精度干涉计量等应用场景中均需要对光束的线宽和频率稳定性提出很高的要求，而一般情况下激光器的输出频率对注入电流和工作温度很敏感，即使是在单纵模下运转，其光谱线宽也比较大，中心波长的准确值会在一个相当大的范围内波动，频率稳定性很差
。
这对于激光冷却
、
原子捕获和高精度光谱的应用，都构成了较大障碍
。
[0003]激光器的稳频技术通常是将输出激光的中心频率锁定在某个稳定度很高的参考频率上，例如原子
、
分子的吸收谱线
、
法布里珀罗标准具等
。
其中，基于调制技术的原子吸收谱线的饱和吸收光谱技术应用最为广泛
。
其主要原理是将激光器输出光的频率和原子的饱和吸收峰处的频率相比较，得到误差信号并反馈到激光器中的相位控制调谐机构中，完成闭环控制，从而使激光器的频率锁定到参考频率上，完成稳频
。
[0004]然而，现有的基于内调制的光束相位控制系统的稳频机构体积大，空间利用率低，而且结构复杂
、
稳频精度低
。r/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提出一种基于内调制的光束相位控制系统及方法，旨在解决现有的激光稳频器体积大
、
结构复杂
、
稳频精度低的技术问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出一种基于内调制的光束相位控制系统，包括：
[0007]光源和内调制稳频基体；
[0008]所述内调制稳频基体包括第一准直器
、
第二准直器
、
偏振分光棱镜
、
偏振片
、
分光片
、
第一二项镜
、
第二二项镜
、
全反镜
、
参考气室
、
收光筒
、
第一光电探测器
、
第二光电探测器
、
差分电路；
[0009]所述第一准直器导入由光源产生的光束，所述光束经由偏振分光棱镜滤波后到达分光片，并通过分光片分为第一光束和第二光束；第一光束依次穿过第一二项镜
、
参考气室
、
第二二项镜后到达第一光电探测器；
[0010]在所述第一光束射出参考气室的出口端之前，由第二准直器导入第三光束，第三光束通过第二二项镜反射后自参考气室的出口端射入参考气室内，并与第一光束光路重合且偏振垂直，而后第三光束自参考气室的入口端射出后通过第一二项镜反射到收光筒内被吸收；
[0011]所述第二光束通过全反镜反射后以平行于第一光束的光路依次穿过参考气室
、
偏振片后到达第二光电探测器；
[0012]所述第一光电探测器
、
第二光电探测器根据接收的第一光束和第二光束进行光电信号转换，第一光电探测器
、
第二光电探测器输出端连接差分电路，差分电路将处理后输出的电信号馈送至光源的相位控制端，以实现稳频
。
[0013]进一步，所述第一光电探测器为第一光电二极管，所述第二光电探测器为第二光电二极管，所述第一
、
第二光电二极管将光信号转换为电信号以进行差分处理
。
[0014]进一步，所述第一光电二极管
、
第二光电二极管
、
差分电路集成于
PD
电路板上
。
[0015]进一步，所述偏振片旋转所述第二光束的光轴，从而衰减所述第二光束的功率，使得第一光束和第二光束功率相等
。
以用于协助所述第二光电二极管及差分电路进行差分处理
。
[0016]进一步，所述第二二项镜与所述第一光电二极管之间还依次设置有第一透镜
、
第一滤波片；所述第一透镜用于对第一光束聚焦，所述第一滤波片用于对第一光束去噪
。
以用于提升所述第一光电二极管及差分电路处理的精度，增强所述稳频效果
。
[0017]进一步，所述偏振片与所述第二光电二极管之间还设置有第二透镜
、
第二滤波片；所述第二透镜用于对第二光束聚焦，所述第二滤波片用于对第二光束去噪
。
以增强所述稳频效果
。
[0018]进一步，所述收光筒内设置有衰减片，用于衰减所述第三光束
。
以避免所述副光束反射回光路中对所述内调制稳频系统造成干扰
。
[0019]进一步，所述参考气室为铯原子气室
。
[0020]进一步，所述分光片为
50:50
分光片
。
[0021]本专利技术还提出一种基于内调制的光束相位控制方法，其使用前述的基于内调制的光束相位控制系统，包括以下步骤：
[0022]S1、
提供一光源以及一内调制稳频基体，所述光源产生的光束自所述内调制稳频基体上的第一准直器导入至基体内，光束经由偏振分光棱镜滤波后到达分光片，并通过分光片分为第一光束和第二光束；
[0023]S2、
第一光束依次穿过第一二项镜
、
参考气室
、
第二二项镜，并通过第一透镜聚焦后以及第一滤波片去噪后到达第一光电二极管；
[0024]在第一光束射出参考气室的出口端之前，由第二准直器导入第三光束，第三光束通过第二二项镜反射后自参考气室的出口侧射入参考气室内，并与第一光束光路重合且偏振垂直；
[0025]S3、
第二光束通过全反镜反射后以平行于第一光束的光路依次穿过参考气室
、
偏振片后到达第一光电二极管；
[0026]S4、
第一光电探测器
、
第二光电探测器根据接收的第一光束和第二光束进行光电信号转换，第一光电探测器
、
第二光电探测器输出端连接差分电路，差分电路将处理后输出的电信号馈送至光源的相位控制端，以实现稳频
。
[0027]相较于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0028]1.
本专利技术的基于内调制的光束相位控制系统无冗余光学元器件，整体结构紧凑，体积小，空间利用率高
。
[0029]2.
本专利技术通过在光路中设置透镜，对第一光束
、
第二光束进行聚焦，以减小光斑，从而使得第一光束和第二光束能够准确到达第一
、
第二光电二极管上，提升了差分电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于内调制的光束相位控制系统，其特征在于，包括光源和内调制稳频基体；所述内调制稳频基体包括第一准直器
、
第二准直器
、
偏振分光棱镜
、
偏振片
、
分光片
、
第一二项镜
、
第二二项镜
、
全反镜
、
参考气室
、
收光筒
、
第一光电探测器
、
第二光电探测器
、
差分电路；所述第一准直器导入由光源产生的光束，所述光束经由偏振分光棱镜滤波后到达分光片，并通过分光片分为第一光束和第二光束；第一光束依次穿过第一二项镜
、
参考气室
、
第二二项镜后到达第一光电探测器；在所述第一光束射出参考气室的出口端之前，由第二准直器导入第三光束，第三光束通过第二二项镜反射后自参考气室的出口端射入参考气室内，并与第一光束光路重合且偏振垂直，而后第三光束自参考气室的入口端射出后通过第一二项镜反射到收光筒内被吸收；所述第二光束通过全反镜反射后以平行于第一光束的光路依次穿过参考气室
、
偏振片后到达第二光电探测器；所述第一光电探测器
、
第二光电探测器根据接收的第一光束和第二光束进行光电信号转换，第一光电探测器
、
第二光电探测器输出端连接差分电路，差分电路将处理后输出的电信号馈送至光源的相位控制端，以实现稳频
。2.
根据权利要求1所述的基于内调制的光束相位控制系统，其特征在于，所述第一光电探测器为第一光电二极管，所述第二光电探测器为第二光电二极管，所述第一
、
第二光电二极管将光信号转换为电信号以进行差分处理
。3.
根据权利要求2所述的基于内调制的光束相位控制系统，其特征在于，所述第一光电二极管
、
第二光电二极管
、
差分电路集成于
PD
电路板上
。4.
根据权利要求1所述的基于内调制的光束相位控制系统，其特征在于，所述偏振片旋转所述第二光束的光轴，从而衰减所述第二光束的功率，使得第一光束和第二光束功率相等...

【专利技术属性】
技术研发人员：李利军，潘伟巍，张磊，
申请(专利权)人：上海频准激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：