用于提高激光器短期稳定度的稳频装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于提高激光器短期稳定度的稳频装置，属于激光器技术领域。该装置：用于供激光器的激光光束通过的无源腔、用于探测透过所述无源腔的激光光束的强度并输出第一光检信号的第一光电检测模块、用于探测所述激光器的激光光束的强度并输出第二光检信号的第二光电检测模块、以及用于根据所述第一光检信号和所述第二光检信号之间的差值产生纠偏电压的伺服模块、以及用于根据所述纠偏电压调整所述激光器的激光光束的频率的压电晶体驱动器。本实用新型专利技术提高了激光器输出频率的短期稳定度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

用于提高激光器短期稳定度的稳频装置
本技术涉及激光器
，特别涉及一种用于提高激光器短期稳定度的稳频装置。
技术介绍
激光器，是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。由于激光光束细小、方向性好、以及带着巨大的功率，激光器广泛运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面。随着激光器的应用范围越来越广泛，对激光器输出频率的稳定度要求越来越高。 现有技术提供了一种提高激光器短期稳定度的装置。该装置包括热沉、温度控制器和观测模块。热沉托住置于激光器中的激光增益介质，并与激光增益介质热接触；温度控制器与热沉热接触，间接调节激光增益介质的温度；观测模块与温度控制器连接，用于测量激光输出频率，并根据激光输出频率调整温度控制器的温度。在实现本技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题激光器本身对激光增益介质的环境温度有一定的精度限制，现有技术控制激光增益介质的温度仅在一定精度的范围内提高激光器短期稳定度。针对激光器频率稳定度精度要求很高的重力梯度仪等高精度设备而言，现有技术无法满足其高精度激光稳频的要求。
技术实现思路
为了进一步提高激光器输出频率的短期稳定度，本技术实施例提供了一种用于提高激光器短期稳定度的稳频装置。所述技术方案如下—种用于提高激光器短期稳定度的稳频装置，所述装置包括用于供激光器的激光光束通过的无源腔、用于探测透过所述无源腔的激光光束的强度并输出第一光检信号的第一光电检测模块、用于探测所述激光器的激光光束的强度并输出第二光检信号的第二光电检测模块、以及用于根据所述第一光检信号和所述第二光检信号之间的差 值产生纠偏电压的伺服模块、以及用于根据所述纠偏电压调整所述激光器的激光光束的频率的压电晶体驱动器。进一步地，所述伺服模块包括用于产生预设的调节电平的电平产生单元；及用于对所述第一光检信号和所述第二光检信号之间的差值实施差分放大，并采用所述调节电平对差分放大后的差值进行补偿，以输出所述纠偏电压的运算放大器。具体地，所述第一光电检测模块或第二光电检测模块为光电倍增管。其中，所述激光器包括产生并输出激光光束的激光管；所述激光管包括用于放大或振荡所述激光以控制所述激光输出方向与频率的腔镜；所述压电晶体驱动器为安装在所述腔镜上的压电陶瓷片。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过无源腔从所述激光光束中选择出预定频率的激光信号；第一光电检测模块探测无源腔选择出的激光信号强度并输出第一光检信号；第二光电检测模块探测所述激光光束的强度并输出第二光检信号；伺服模块根据第一光检信号与第二光检信号之间的差值输出纠偏电压，压电晶体驱动器根据纠偏电压调整激光器输出激光的频率；能够主动基于激光器外围电路对激光器进行频率的稳定，不受激光器本身的精度限制，提高了激光器的输出频率的短期稳定度，满足高精度设备的需求。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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是本技术实施例中提供的一种用于提高激光器短期稳定度的稳频装置的不意图；图2是本技术实施例中提供的激光管输出信号的频率与纠偏电压的关系示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。实施例参见图1，本技术实施例提供了一种用于提高激光器短期稳定度的稳频装置。 该激光器包括产生并输出激光光束的激光管I。其中，该装置包括用于供激光器的激光光束通过的无源腔2、用于探测透过无源腔2的激光光束的强度并输出第一光检信号的第一光电检测模块3、用于探测激光管I产生的激光光束的强度并输出第二光检信号的第二光电检测模块4、以及用于根据所述第一光检信号和所述第二光检信号之间的差值产生纠偏电压的伺服模块5、以及用于根据纠偏电压调整该激光管 I产生的激光光束的频率的压电晶体驱动器6。具体地，激光管I为传统意义上的激光光源，用以产生激光光束。一般地，激光管I 包括用于在激励作用下实现粒子数反转以产生激光输出的激光增益介质、用于提供产生激励作用的能量的泵浦源和用于放大或振荡激光以控制激光输出方向与频率的腔镜。此为现有技术，不再详述。其中，压电晶体驱动器6可以是安装在激光管I中腔镜上的压电陶瓷片。由于它的电致伸缩特性，当在其被施加伺服模块5输出的不同纠偏电压时，会使激光管I中的腔长发生改变，从而引起激光光束输出频率的变化，最终实现激光管I输出频率信号的稳定。具体地，无源腔2为一个金属螺旋腔体，用于对射入的激光光束进行选频输出。假设激光管I输出的激光光束频率为f’;无源腔2的中心频率为f ;则无源腔2将射入其中的频率符合f的激光信号输出。具体地，激光管I发出的激光光束透过无源腔2后，第一光电检测模块3探测该透过无源腔2的激光的强度并输出第一光检信号。具体地，第二光电检测模块4用于探测激光管I输出的激光光束的强度并输出第二光检信号。其中，第一光电检测模块3和第二光电检测模块4均可以采用光电倍增管。具体地，其中，伺服模块5分别与第一光电检测模块3、第二光电检测模块4和压电晶体驱动器6电连接。伺服模块5采用现有激光鉴频技术，用于对第一光检信号和第二光检信号进行频率鉴频(比较f’与f的大小)，并输出预设的调节电平补偿后的正或负的纠偏电压到压电晶体驱动器6。进一步地，该伺服模块5包括运算放大器5a和电平产生单元5b。具体地，现有的伺服模块采用运算放大器5a，对第一光检信号和第二光检信号实施差分放大，并根据差分放大后的差值产生纠偏电压。本技术实施例中的伺服模块5 采用电平产生单元5b产生预设的调节电平对差分放大后的差值进行补偿；运算放大器5a 再根据补偿后的差值产生纠偏电压。具体地，参见图2，横坐标为激光管I输出激光信号的频率；纵坐标为伺服模块5 输出的纠偏电压。在本技术实施例中，通过选择合适的调节电平，可以将该激光管I输出的频率信号锁定在无源腔2的腔谐振频率曲线的斜率最大值(如图2中fk所示)处。也就是说，当激光管I输出的信号频率f’=fk时，运算放大器5a输出的纠偏电压为0，而当激光管I输出的信号频率f’ >fk (f’〈fk)时，纠偏电压为一反向的负(正)值直流·电平，最终将激光管I输出频率锁定在f’=fk。由于该斜率最大值fk远离无源腔的中心频率，该处离中心频率较远，频率单一性好，所以将激光管I输出频率锁定在f’ =fk处，可以进一步提高激光管I的输出信号频率的稳定度。值得说明的是，电平产生单元5b产生的预设的调节电平的大小由f与纠偏电压之间的大小关系决定。现有激光鉴频技术中，当激光频率对准无源腔2中心频率时，经伺服电路后将获得O电平，不会引起压电晶体驱动器6变化。本技术实施例中引入的调节电平由一个A/D产生，当激光频率对准无源腔2谱线斜率最大值点时，经伺服模块5后将获得一个不为O的电平，此时伺服模块5中加入一个高速运算放大器5a工作于差分模式，用刚才A/D产生的直流电平与伺服电路产生的不为O电平进行补偿，从而最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高激光器短期稳定度的稳频装置，其特征在于，所述装置包括：用于供激光器的激光光束通过的无源腔、用于探测透过所述无源腔的激光光束的强度并输出第一光检信号的第一光电检测模块、用于探测所述激光器的激光光束的强度并输出第二光检信号的第二光电检测模块、以及用于根据所述第一光检信号和所述第二光检信号之间的差值产生纠偏电压的伺服模块、以及用于根据所述纠偏电压调整所述激光器的激光光束的频率的压电晶体驱动器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹志明，雷海东，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：实用新型
国别省市：