本发明专利技术公开了一种激光频率和功率的稳定方法及稳定装置，该方法包括：获取一级衍射光；将一级衍射光射入光电探测器；探测一级衍射光的强度；将探测到的信号进行处理；将处理后的信号送至驱动源；驱动源输出信号作用于声光调制器。该装置包括激光器、声光调制器、电光调制器、偏振分光棱镜、λ/4波片、法布里-玻罗干涉仪。本发明专利技术大大提高参考的精度及稳定性，实现更高的功率稳定效果，而且提高了频率稳定效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光频率和功率的稳定领域，具体地指一种激光频率和功率的稳定方法及稳定装置。
技术介绍
频标的相对频率准确度和稳定度都和标称频率f成反比，光波频率比微波频率高出4 一 5个量级，如果其对应的参考谱线的线宽Af与工作在微波波段的传统频标(铷、氢、铯钟)相同，那么用于稳频谱线的Q(=f/Af)值则为微波频标的几万一几十万倍，即从理论上预言光频标的稳定度和准确度比微波频标高出4-5个量级，这是目前光频标发展十分迅速的原因。同时，随着超窄线宽激光技术和飞秒光学频率梳技术的发展，光学频率标准取得了迅猛的发展，目前世界上最好的Al+光频标的精度已经达到了 10_18，比目前的微波频标高2个量级。高精度的光学频率标准对于基本物理常数的测量，基本物理定律的检验以及发展更高精度的导航系统都有很大意义。为了实现光学频率标准，窄线宽的激光器是必不可少的，而其核心就是采用边带调制稳频方法将钟跃迁探测光的频率锁定在一个高稳定度的光学谐振腔上，通过光电探测器探测谐振腔反射光信号，将其转化为电信号，利用低通滤波电路和放大电路对信号进行处理之后，作为误差信号送入反馈执行机构从而实现激光频率的锁定。该方法中，进腔之前的激光功率的稳定性非常重要，由于激光功率的影响会造成光学谐振腔的腔长的变化，改变腔的谐振频率，从而造成激光锁定到腔之后的频率。因此，激光功率稳定性对于频率稳定的效果具有至关重要的影响，因此需要在激光进腔之前对激光进行功率稳定。传统的激光频率和功率稳定装置如图1所示，其中实线部分为光路、虚线部分为电路，Laser-激光器、A0M1-第一声光调制器、A0M2-第二声光调制器、EOM-电光调制器、BS-分束片、PBS-偏振分光棱镜、PDl-第一光电探测器、PD2-第二光电探测器、λ/4-λ/4波片。传统激光频率的稳定方法，是利用一个高精细度的法布里-玻罗光学谐振腔实现对激光频率的锁定。通过偏振分光棱镜PBS获得光学谐振腔的反射信号，用第二光电探测器PD2接收后和电光调制器EOM的第二驱动源发出的信号进行混频，经过低通滤波器得到频率的纠偏信号作为快环和慢环分别反馈给第一声光调制器AOMl的第一驱动源的调频端口和激光器Laser本身的压电陶瓷，以压窄激光器Laser的线宽和长期漂移。传统激光功率的稳定方法，是通过第二声光调制器A0M2的第三驱动源的驱动功率来实现，具体来讲就是利用第二声光调制器A0M2的一级光衍射效率的改变从而实现O级光功率的改变。而第二声光调制器A0M2 —级光衍射效率的大小与第二声光调制器A0M2所加第三驱动源的幅度大小有关。对于通过第二声光调制器A0M2的O级光，通过分束片BS让一部分光进入第一光电探测器HH，然后将第一光电探测器PDl产生的电压信号送入功率稳定电路与一个模拟电压参考进行比较，经过差分放大和比例积分电路得到纠偏信号，将纠偏信号送入第二声光调制器A0M2的第三驱动源的调压端口，由于第三驱动源的幅度被调制，因此根据声光调制器的基本原理，第二声光调制器A0M2 —级衍射光的衍射效率将会改变，从而零级光的功率也会改变，最终由于功率稳定电路的不断反馈从而实现O级光的功率稳定在一个参考值上，由此实现激光功率的稳定。在这个功率稳定方法中并没有利用第二声光调制器A0M2的一级光，原因是第三驱动源本身的输出频率可能就不够稳定，从而影响进一步的稳频。但是这种传统的稳定方法，通常要使用两个声光调制器来分别实现激光功率和频率的稳定，增加了光路和电路的复杂性，同时，功率稳定电路中的模拟电压参考可能还不够稳定，经过实验也发现其功率稳定效果还不足以达到我们的要求，激光通过两个声光调制器同时也会造成一部分光功率的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种激光频率和功率的稳定方法及稳定装置，采用该方法及装置能够利用一个声光调制器同时实现激光频率和功率的双重稳定。为实现上述目的，本专利技术所提供的激光频率和功率的稳定方法，包括以下步骤:I)获取激光通过声光调制器的一级衍射光；2)将通过声光调制器的一级衍射光射入光电探测器；3)用光电探测器探测一级衍射光的强度；4)将光电探测器探测到的信号进行处理；5)将处理后的信号送至驱动源；6)驱动源输出信号作用于声光调制器，从而实现激光频率和功率的稳定。本专利技术所提供的激光频率和功率的稳定装置，包括激光器、声光调制器、电光调制器、偏振分光棱镜、λ /4波片、法布里-玻罗干涉仪依顺次通过激光光路连接，偏振分光棱镜还通过激光光路与第二光电探测器连接；声光调制器和电光调制器通过电缆分别连接有第一驱动源和第二驱动源，第二驱动源和第二光电探测器通过电缆与混频器相连，混频器通过低通滤波器与第一驱动源相连。进一步、所述的激光频率和功率稳定装置还包括氢钟、分束片、第一光电探测器、模数转换器、比较器、十六位数字基准电压源和通过数模转换器，分束片通过激光光路设置在声光调制器和电光调制器之间，分束片还通过激光光路与第一光电探测器相连，第一光电探测器上通过电缆依顺次连接有模数转换器和比较器，比较器的输入端通过电缆连接有十六位数字基准电压源，比较器的输出端通过数模转换器与第一驱动源相连，第一驱动源外部输入端通过电缆连接有氢钟。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:本专利技术基于氢钟和数字电压参考，只使用了一个声光调制器来同时实现了激光功率和频率的稳定，这样就大大减少了系统光路和电路的复杂程度，提高了系统的可靠性和稳定性。而且减少了由于声光调制器衍射效应导致的激光功率的损失，可以将节约一部分光功率用于其它实验。我们采用数字电压基准作参考，这样相对于模拟电路就可以大大提高参考的精度及稳定性，实现更高的功率稳定效果，而且提高了我们的频率稳定效果。附图说明图1为传统的激光频率和功率稳定装置的结构不意图。图2为本专利技术所提供的激光频率和功率稳定装置的结构示意图。具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。图2所示的一种激光频率和功率稳定装置，包括激光器1、声光调制器2、分束片3、电光调制器4、偏振分光棱镜5、λ /4波片6、法布里-玻罗干涉仪7依顺次通过激光光路连接，分束片3和偏振分光棱镜5还通过激光光路分别与第一光电探测器8和第二光电探测器9连接；声光调制器2和电光调制器4通过电缆分别连接有第一驱动源10和第二驱动源11，第一驱动源10外部输入端通过电缆连接有氢钟12，第一光电探测器8上通过电缆依顺次连接有模数转换器13和比较器14，第二驱动源11和第二光电探测器9通过电缆与混频器15相连，混频器15通过低通滤波器16与第一驱动源10的调频端口相连，比较器14的输入端通过电缆连接有十六位数字基准电压源17，比较器14的输出端通过数模转换器18与第一驱动源10的调压端口相连。第一驱动源10和第二驱动源11均为信号发生器，第一驱动源10输出的正弦波的频率能够达到300MHz，输出功率能够达到2W ;第二驱动源11输出的正弦波的频率能够达到20MHz，输出幅度能够达到100V。激光频率的稳定方法包括以下步骤:I)获取激光通过声光调制器2的一级衍射光；2)将获取的一级衍射光通过电光调制器4，使激光产生两个频率边带，即通过电光调制器4的激光含有三个频率成分，载波角频率ω、高频成分角频率ω + Ω和低频成分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光频率和功率的稳定方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1）获取激光通过声光调制器的一级衍射光；2）将通过声光调制器的一级衍射光射入光电探测器；3）用光电探测器探测一级衍射光的强度；4）将光电探测器探测到的信号进行处理；5）将处理后的信号送至驱动源；6）驱动源输出信号作用于声光调制器，从而实现激光频率和功率的稳定。
【技术特征摘要】
1.一种激光频率和功率的稳定方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: 1)获取激光通过声光调制器的一级衍射光； 2)将通过声光调制器的一级衍射光射入光电探测器； 3)用光电探测器探测一级衍射光的强度； 4)将光电探测器探测到的信号进行处理； 5)将处理后的信号送至驱动源； 6)驱动源输出信号作用于声光调制器，从而实现激光频率和功率的稳定。2.根据权利要求1所述的激光频率和功率的稳定方法，其特征在于，所述激光频率的稳定方法包括以下步骤: 1)获取激光通过声光调制器的一级衍射光； 2)将获取的一级衍射光通过电光调制器，使激光产生两个频率边带，即通过电光调制器的激光含有三个频率成分，载波角频率《、高频成分角频率ω + Ω和低频成分角频率ω-Ω，其中Ω为第二驱动源输出信号的角频率大小； 3)将通过电光调制器的激光经过偏振分光棱镜和λ/4波片后射入法布里-玻罗干涉仪； 4)用第二光电探测器探测激光进 入法布里-玻罗干涉仪的反射光强信号作为频率误差 目号; 5)将第二光电探测器探测到的频率误差信号与第二驱动源的频率振荡信号用混频器进行混频； 6)将混频器输出的信号经过低通滤波器得到频率的纠偏信号； 7)将频率的纠偏信号分为频率段为IkHz到IMHz的频率纠偏信号和IkHz以下的频率纠偏信号分别作为快环和慢环通过电缆分别反馈到声光调制器和激光器，从而实现激光频率锁定在法布里-玻罗干涉仪上。3.根据权利要求1所述的激光频率和功率的稳定方法，其特征在于，所述激光功率的稳定方法包括以下步骤: 1)氢钟产生标准IOMHz频率信号，将产生的标准IOMHz频率信号通过电缆输入到第一驱动源的外部频率参考输入端； 2)获取激光通过声光调制器的一级衍射光； 3)将获取的一级衍射光通过分束片分出一部分射入第一光电探测器用于稳...
【专利技术属性】
技术研发人员：边武，管桦，黄垚，刘培亮，陈婷，杜丽军，邵虎，钱源，高克林，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：发明
国别省市：
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