一种激光器的稳频装置及具有该装置的激光器制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种激光器的稳频装置及具有该装置的激光器，属于激光器技术领域。该装置：用于从激光器的激光光束中选择出预定频率的激光信号的第一吸收室、用于对所述第一吸收室选择出的激光信号进行低频调制的频率调制模块、用于从调制后的激光信号选择出所述预定频率的激光信号的第二吸收室、用于探测所述第二吸收室选择出的激光信号强度并输出第一光检信号的第一光电检测模块、用于根据所述第一光检信号与预定信号之间的差值输出第一纠偏电压的第一伺服模块、以及用于根据所述第一纠偏电压调整所述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】

一种激光器的稳频装置及具有该装置的激光器
本技术涉及激光器
，特别涉及一种激光器的稳频装置及具有该装置的激光器。
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输出稳定度的装置。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输出稳定度。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稳定度，本技术实施例提供了一种激光器的稳频装置及具有该装置的激光器。所述技术方案如下—种激光器的稳频装置及具有该装置的激光器，所述装置包括用于从所述激光器的激光光束中选择出预定频率的激光信号的第一吸收室、用于对所述第一吸收室选择出的激光信号进行低频调制的频率调制模块、用于从调制后的激光信号选择出所述预定频率的激光信号的第二吸收室、用于探测所述第二吸收室选择出的激光信号强度并输出第一光检信号的第一光电检测模块、用于根据所述第一光检信号与预定信号之间的差值输出第一纠偏电压的第一伺服模块、以及用于根据所述第一纠偏电压调整所述激光光束的频率的压电晶体驱动器。其中，所述装置还包括用于供所述激光光束通过的第一无源腔、用于探测透过所述第一无源腔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、用于探测所述激光器的激光光束的强度并输出第三光检信号的第三光电检测模块、以及用于根据所述第二光检信号和所述第三光检信号之间的差值产生第二纠偏电压并将所述第二纠偏电压作用于所述压电晶体驱动器的第二伺服模块。进一步地，所述第二伺服模块包括用于产生预设的调节电平的电平产生单元；及用于对所述第二光检信号和所述第三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，以输出所述第二纠偏电压的运算放大器。其中，所述装置还包括用于供所述激光光束通过的第二无源腔、用于探测透过所述第二无源腔的激光光束的强度并输出第四光检信号的第四光电检测模块、用于产生同步参考信号和调制信号的调制信号发生器和用于采用所述同步参考信号对所述第四光检信号进行相位检测的相检波模块；所述相检波模块分别与所述第四光电检测模块和所述压电晶体驱动器电连接；所述调制信号发生器分别与所述相检波模块和所述压电晶体驱动器电连接。进一步地，所述装置还包括用于将所述调制信号发生器输出的调制信号先进行三分频再施加于所述压电晶体驱动器分频器；所述分频器连接在所述调制信号发生器和所述压电晶体驱动器之间。具体地，所述第一光电检测模块为光电倍增管。一种激光器，所述激光器包括产生并输出激光光束的激光管和前述的装置。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过第一吸收室从所述激光光束中选择出预定频 率的激光信号，通过第二吸收室从调制后的第一吸收室选择出的激光信号再次选择出预定频率的激光信号；经过两次吸收过滤使得过滤出的预定频率的激光信号较为准确，精度较高；第一光电检测模块探测第二吸收室选择出的激光信号强度并输出第一光检信号，第一伺服模块根据第一光检信号与预定信号之间的差值输出第一纠偏电压，压电晶体驱动器根据第一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1中提供的一种激光器的稳频装置的示意图；图2是本技术实施例1中提供的一种激光器的稳频装置的示意图；图3是本技术实施例1中提供的激光管输出信号的频率与第二纠偏电压的关系不意图；图4是本技术实施例1中提供的一种激光器的稳频装置的示意图。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1参见图1，本技术实施例1提供了一种激光器的稳频装置。该激光器包括产生并输出激光光束的激光管I。其中，该装置包括用于从激光器的激光光束中选择出预定频率的激光信号的第一吸收室2、用于对第一吸收室2选择出的激光信号进行低频调制的频率调制模块3、用于从调制后的激光信号选择出预定频率的激光信号的第二吸收室4、用于探测第二吸收室4选择出的激光信号强度并输出第一光检信号的第一光电检测模块5、用于根据第一光检信号与预定信号之间的差值输出第一纠偏电压的第一伺服模块6、以及用于根据第一纠偏电压调整该激光光束的频率的压电晶体驱动器7。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，第一吸收室2内充有气体，以对激光器输出的激光光束进行过滤，输出预定频率的激光信号。该预定频率为该气体原子的吸收中心频率。具体地，当激光光束射入第一吸收室2内时，一·方面，光束中频率不等于第一吸收室2内原子吸收中心频率的光，将被第一吸收室2吸收；另一方面，光束中频率等于第一吸收室2内原子吸收中心频率的光，将通过第一吸收室2，几乎不被吸收。这样，通过第一吸收室2，能够过滤掉激光光束中不需要的激光频率信号，而选出所需的激光频率信号。其中，频率调制模块3用于产生一个低频调制信号至第一吸收室2选出的激光频率信号，以实现对第一吸收室2选出的激光频率信号进行相应的低频调制。其中，第二吸收室4与第一吸收室2工作原理相同，不再详述。其中，第一光电检测模块5可以为光电倍增管。其中，第一伺服模块6采用现有激光鉴频技术。通过第一伺服模块6，可以得到激光管I输出激光频率与用户所需频率(前述预定信号的频率)之间的差别；如果激光频率偏小则第一伺服模块6得到正第一纠偏电压；反之，如果激光频率偏大则相反。可选地，第一伺服模块6还用于，根据第一光检信号的频率设置频率调制模块3产生的低频信号的频率。其中，压电晶体驱动器7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，当在其被施加第一伺服模块6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输出频率信号的稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光器的稳频装置，其特征在于，所述装置包括：用于从激光器的激光光束中选择出预定频率的激光信号的第一吸收室、用于对所述第一吸收室选择出的激光信号进行低频调制的频率调制模块、用于从调制后的激光信号选择出所述预定频率的激光信号的第二吸收室、用于探测所述第二吸收室选择出的激光信号强度并输出第一光检信号的第一光电检测模块、用于根据所述第一光检信号与预定信号之间的差值输出第一纠偏电压的第一伺服模块、以及用于根据所述第一纠偏电压调整所述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：