一种激光稳频实现方法技术

本发明专利技术提供一种激光稳频实现方法，其包括：步骤1，利用单块双波长激光器输出532nm激光；步骤2，利用所述碘饱和吸收稳频装置对所述532nm激光进行判断处理，如果532nm激光的频率偏离所述碘饱和吸收稳频装置的参考频率，则所述碘饱和吸收稳频装置产生反馈信号，并将该反馈信号发送给伺服控制装置，执行步骤3；如果所述532nm激光的频率在所述参考频率上，则已经实现激光稳频，无需处理；步骤3，利用所述伺服控制装置根据反馈信号调节所述单块双波长激光器的腔长，使所述532nm激光的频率在所述参考频率上。本发明专利技术使激光器频率的稳定性和复现性得到了很大提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光稳频
，尤其涉及。
技术介绍
自从人们利用甲烷吸收线来稳定激光频率后，激光稳频的研究进入了一个新阶 段，频率稳定度很快就达到了 io_n?IO-12量级。随着研究的深入，人们发现了更多可被利 用的谱线和稳频方法。碘分子是简单的双原子分子，在(500?650)nm的可见光波段约有 5000条吸收谱线，特别是在532nm附近，碘分子有上百条的强吸收谱线。由于532nm的碘吸 收跃迁为基态吸收，吸收系数大，谱线宽度比633nm更窄，从而使饱和吸收谱线的信噪比很 闻。在激光波长(频率)标准中，光学频率的稳定是将作为光源的激光器发出激光束 的光学频率，稳定在作为自然基准的特定粒子的适当跃迁上。这些特定粒子有原子、离子和 分子。在这些可选的粒子中，相比较而言，原子或离子频标具有更高的频率稳定度，但技术 复杂，耗资巨大，研究周期长，装置庞大。而以分子的振转跃迁中的超精细成分作为自然基 准而实现的分子频标的激光频率(波长)稳定装置，尽管其长期频率稳定度低于原子或离 子频标，但是结构相对简单，耗资较少，较易实现，较易小型化，并且具有极好的短期频率稳 定度。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供，其能产生波长具有严格倍 数关系的1064nm、532nm稳定激光，可对光栅型光谱的波长线性度进行校准。其获得的 532nm绿稳频激光具有波长稳定性好、线宽窄等特点，进而实现对光谱仪短波长波段的波长 指标校准。本专利技术使激光器频率的稳定性和复现性得到了很大提高。本专利技术的激光稳频实现方法包括:步骤1，利用单块双波长激光器输出532nm激光，所述532nm激光入射到碘饱和吸 收稳频装置，其中，所述单块双波长激光器为双波长输出，一个波长是单频1064nm激光，另 一个波长是将所述单频1064nm激光单次通过PPKTP倍频晶体而产生的532nm激光；步骤2，利用所述碘饱和吸收稳频装置对所述532nm激光进行判断处理，如果 532nm激光的频率偏离所述碘饱和吸收稳频装置的参考频率，则所述碘饱和吸收稳频装置 产生反馈信号，并将该反馈信号发送给伺服控制装置，执行步骤3 ;如果所述532nm激光的 频率在所述参考频率上，则已经实现激光稳频，无需处理；步骤3，利用所述伺服控制装置根据反馈信号调节所述单块双波长激光器的腔长， 使所述532nm激光的频率在所述参考频率上。进一步的，所述步骤I包括:步骤11，将单块双波长激光器的半导体激光二极管发射的808nm激光经偏振合束 棱镜合光后入射到密封单块谐振腔中，激励键合单块晶体产生1064nm激光；步骤12，利用第一分束棱镜对808nm激光透射，对1064nm激光反射，透射的808nm 激光经第二分束棱镜透射后，使用光电反馈噪声抑制电路，进行激光强度噪声的抑制；反射 的1064nm激光经第二分束棱镜反射后，使用\ /4波片作偏振态调整，然后经聚焦透镜进入 PPKTP倍频晶体，产生532nm激光，倍频后的光束经过准直透镜进行准直和调整光束的空间 分布形状；步骤13，利用第三分束棱镜对1064nm的激光透射，对532nm倍频光反射，将532nm 倍频光和1064nm基频光在空间上分开。进一步的，所述步骤2包括:步骤21，将532nm激光经入/ 4波片和透镜进行空间偏振态调整后分为偏振方向 相互垂直的两束光，其中一束激光为泵浦光利用所述碘饱和吸收稳频装置的电光调制器进 行调制，另一束激光为探测光不进行调制；步骤22，将两束光同向或反向进入所述碘饱和吸收稳频装置的碘室，在碘室中，两 束光产生非线性四波混频，实现边带由调制光束向未调制光束的转移；步骤23，将所述探测光和产生的边带导入光电差分探测器中，通过双平衡混频器 解调并与本振信号混频，得到误差信号，该误差信号经过伺服控制电路装置，分为快环部分 和慢环部分；步骤24，利用快环部分反馈控制激光器单块谐振腔上的压电陶瓷，通过改变应力 从而改变激光器单块谐振腔的腔长，调整单块激光的输出频率，实现单块激光器快速小范 围的跟踪与锁定，将慢环部分反馈在单块谐振腔的控温系统上，通过改变单块谐振腔的温 度改变激光的谐振频率，实现激光频率的锁定；步骤25，伺服控制装置同时采用快环反馈的快速跟踪特性和慢环反馈的锁定特 性，最终实现将激光器的频率稳定在参考频率上。本专利技术的有益效果在于:本专利技术的碘分子饱和吸收及光外差调制转移光谱稳频相对于兰姆凹陷双频稳频、 塞曼效应双频稳频、无源腔稳频、线性吸收调频光谱稳频等其它稳频方法优势明显，由于消 除了多普勒展宽，使吸收线中心处形成的凹陷很窄而且很稳定，将532nm激光频率稳频在 该参考点上，使激光器频率的稳定性和复现性得到了很大提高。本专利技术采用单块双波长固体激光器技术和碘分子饱和吸收及光外差调制转移光 谱稳频技术，将532nm激光频率稳定到碘分子跃迁谱线的自然基准上，误差反馈信号使单 块双波长固体激光器得到稳频，其输出的1064nm稳频激光单次通过PPKTP倍频晶体后，获 得稳定的532nm绿稳频激光。本专利技术的532nm稳频激光具有波长稳定性好、线宽窄等特点，进而实现对光谱仪 短波长波段的波长指标校准。产生波长具有严格倍数关系的1064nm、532nm稳定激光，可对 光栅型光谱的波长线性度进行校准。本专利技术实现了碘稳频激光波长标准装置的小型化，性能稳定、结构紧凑、抗干扰能 力强，其稳频部分的光路尺寸为27X12Xllcm3，其Is的频率稳定度优于3X 10_12，三个月 的频率稳定度优于2X10_1(I。【附图说明】图1是本专利技术的532nm激光标准波长产生总体流程示意图；图2是本专利技术的单块双波长激光器产生532nm、1064nm双波长激光的流程示意 图；图3是本专利技术的碘分子饱和吸收及光外差调制转移光谱稳频原理示意图；图4是本专利技术的碘分子R(56)32-0的a1(l分量的调制转移光谱曲线；图5是本专利技术的小型化碘稳频激光装置稳频部分的光路结构图。【具体实施方式】532nm绿激光标准波长产生的总体流程示意图如图1所示:单块双波长固体激光器输出的532nm激光入射到碘分子饱和吸收稳频系统，稳频 系统提供一个频率稳定的参考频率，如果532nm激光的频率偏离该参考频率，稳频系统会 产生反馈信号，该反馈信号通过伺服控制系统，调节单块激光器的腔长，使532nm激光频率 稳定在稳频系统提供的参考频率上，保证532nm激光频率的稳定。由于该532nm激光是由 单块激光谐振腔输出的1064nm激光单次通过PPKTP倍频晶体得到，所以上述稳频过程同时 也保证了 1064nm激光频率的稳定。单块双波长固体激光器输出的稳定的1064nm激光单次 通过PPKTP倍频晶体得到稳定的532nm绿激光输出。单块固体激光器是一种非常巧妙的构思，它集单向环形腔优良的单模特性与单块 腔极好的稳定性于一身构造而成。自单块固体激光器从出现之后，似乎就与固体激光频标 结下了不解之缘。该激光器的线宽或频率噪声小于几十千赫，具有几十个吉赫的大跨度频 率调谐和(5?10)GHz的单频不跳模连续频率调谐范围，其方向性和光束空间特征接近衍 射极限，具有杰出的对音频或机械振动噪声的抑制能力，可产生瓦级的优质单频输出功率， 特别是它具有优良的开环频率和功率稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光稳频实现方法，其特征在于，包括：步骤1，利用单块双波长激光器输出532nm激光，所述532nm激光入射到碘饱和吸收稳频装置，其中，所述单块双波长激光器为双波长输出，一个波长是单频1064nm激光，另一个波长是将所述单频1064nm激光单次通过PPKTP倍频晶体而产生的532nm激光；步骤2，利用所述碘饱和吸收稳频装置对所述532nm激光进行判断处理，如果532nm激光的频率偏离所述碘饱和吸收稳频装置的参考频率，则所述碘饱和吸收稳频装置产生反馈信号，并将该反馈信号发送给伺服控制装置，执行步骤3；如果所述532nm激光的频率在所述参考频率上，则已经实现激光稳频，无需处理；步骤3，利用所述伺服控制装置根据反馈信号调节所述单块双波长激光器的腔长，使所述532nm激光的频率在所述参考频率上。

【技术特征摘要】
1.一种激光稳频实现方法，其特征在于，包括:步骤1，利用单块双波长激光器输出532nm激光，所述532nm激光入射到碘饱和吸收稳频装置，其中，所述单块双波长激光器为双波长输出，一个波长是单频1064nm激光，另一个波长是将所述单频1064nm激光单次通过PPKTP倍频晶体而产生的532nm激光；步骤2，利用所述碘饱和吸收稳频装置对所述532nm激光进行判断处理，如果532nm激光的频率偏离所述碘饱和吸收稳频装置的参考频率，则所述碘饱和吸收稳频装置产生反馈信号，并将该反馈信号发送给伺服控制装置，执行步骤3 ;如果所述532nm激光的频率在所述参考频率上，则已经实现激光稳频，无需处理；步骤3，利用所述伺服控制装置根据反馈信号调节所述单块双波长激光器的腔长，使所述532nm激光的频率在所述参考频率上。2.如权利要求1所述的激光稳频实现方法，其特征在于，所述步骤I包括:步骤11，将单块双波长激光器的半导体激光二极管发射的808nm激光经偏振合束棱镜合光后入射到密封单块谐振腔中，激励键合单块晶体产生1064nm激光；步骤12，利用第一分束棱镜对808nm激光透射，对1064nm激光反射，透射的808nm激光经第二分束棱镜透射后，使用光电反馈噪声抑制电路，进行激光强度噪声的抑制；反射的 1064nm激光经第二分束棱镜反射后，使用\ / 4波片作偏振态调整，然后经聚焦透镜进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪喜，陈坤峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：