專(zhuān)利名稱(chēng)：雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光頻率鎖定技術(shù)，具體是一種雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置。
背景技術(shù)：
雙波長(zhǎng)外腔共振是實(shí)現(xiàn)非線(xiàn)性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換的重要技術(shù)之一。一般來(lái)說(shuō)，非線(xiàn)性 光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換是通過(guò)將兩束激光經(jīng)過(guò)聚焦后在晶體內(nèi)重疊，實(shí)現(xiàn)兩波長(zhǎng)光的頻率轉(zhuǎn)換，然 而通常晶體的轉(zhuǎn)換效率與光功率密度平方成正比，因此兩激光直接轉(zhuǎn)換效率非常低。雙波 長(zhǎng)外腔共振作為一種可以提高非線(xiàn)性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)被廣泛應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域，其 主要是通過(guò)選擇合適的腔結(jié)構(gòu)參數(shù)如腔長(zhǎng)、腔鏡曲率半徑以及腔鏡反射率等來(lái)搭建外部 諧振腔，當(dāng)兩激光頻率與外部諧振腔同時(shí)共振時(shí)，兩個(gè)基頻光功率就會(huì)在腔內(nèi)放大十倍、百 倍甚至更高。同時(shí)，兩基頻光在晶體處的腰斑也可以通過(guò)腔長(zhǎng)、腔鏡曲率半徑的設(shè)置來(lái)控 制?；陔p波長(zhǎng)外腔共振的非線(xiàn)性光學(xué)頻率變換過(guò)程中，兩個(gè)基頻光源輸出頻率會(huì)在外界 條件擾動(dòng)下發(fā)生改變，同時(shí)外部諧振腔內(nèi)空氣的流動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)也會(huì)使腔長(zhǎng)發(fā)生微小改 變，造成腔模頻率的不穩(wěn)定。這兩個(gè)不穩(wěn)定因素會(huì)導(dǎo)致非線(xiàn)性頻率轉(zhuǎn)換不能連續(xù)、高效地進(jìn) 行。因此在實(shí)際應(yīng)用中，需要對(duì)雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)進(jìn)行頻率鎖定，使兩基頻光與腔模三者 的頻率相對(duì)穩(wěn)定。頻率鎖定的實(shí)質(zhì)是選取一個(gè)參考頻率作為標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)激光頻率偏離標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)對(duì)其 進(jìn)行鑒別，產(chǎn)生一個(gè)反映這一偏差的誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)不僅能夠指明偏離標(biāo)準(zhǔn)值的量， 而且還能指明偏離方向，然后將誤差信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行信號(hào)反饋回來(lái)，通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào) 節(jié)腔長(zhǎng)、激光控制電流或溫度，就可以使激光工作頻率鎖定在特定的頻率上，頻率鎖定的關(guān) 鍵是獲得穩(wěn)定且信噪比高的誤差信號(hào)。目前，頻率鎖定的方法主要有Poimd-Drever-Hall (PDH)鎖頻技術(shù)、Hansch-Couillaud (HC)鎖頻技術(shù)等。其中，PDH鎖頻技術(shù)是通過(guò)對(duì)激光 進(jìn)行頻率調(diào)制(調(diào)制頻率約MHz量級(jí))后與外腔相互作用，將入射腔鏡的反射信號(hào)進(jìn)行解調(diào)， 從而獲得腔模頻率調(diào)制光譜的色散信號(hào)，這一信號(hào)對(duì)于鎖頻位置具有奇函數(shù)特征，可以用 來(lái)作為誤差信號(hào)。目前針對(duì)雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定的方法主要是PDH鎖頻技術(shù)。 Emmanuel 等人于 2009 年在 Physics Optics 上發(fā)表了題為 “Solid-state laser system for laser cooling of Sodium”的論文，該工作就是利用PDH鎖頻技術(shù)對(duì)雙波長(zhǎng)外腔共振 系統(tǒng)進(jìn)行頻率鎖定。PDH鎖頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是具有高的靈敏度和信噪比，缺點(diǎn)則是需要對(duì)激光 頻率進(jìn)行高頻調(diào)制，對(duì)基頻光損耗較大，且需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行高頻探測(cè)，過(guò)程比較復(fù)雜。HC鎖 頻技術(shù)是一項(xiàng)基于偏振態(tài)檢測(cè)的誤差信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)，主要是通過(guò)在腔內(nèi)放置一個(gè)雙折射晶 體，輸入的線(xiàn)偏振光入射到晶體后會(huì)沿豎直方向和水平方向進(jìn)行分解，由于兩個(gè)方向?qū)?yīng) 的晶體折射率不同，兩者不會(huì)同時(shí)共振，當(dāng)豎直偏振方向的光與腔發(fā)生共振時(shí)，水平方向的 光會(huì)完全反射，這樣反射信號(hào)由于腔對(duì)兩個(gè)偏振方向的相移不同，使其偏振態(tài)隨激光與腔 模失諧頻率而變化，因此通過(guò)對(duì)偏振態(tài)的檢測(cè)就可以獲得具有奇函數(shù)特征的誤差信號(hào)。HC 鎖頻技術(shù)所需的光路比較簡(jiǎn)單，且可直接產(chǎn)生誤差信號(hào)，無(wú)需加調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)使它特別適合
3雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定，然而目前并沒(méi)有一種利用HC鎖頻技術(shù)對(duì)雙波長(zhǎng)外腔共 振系統(tǒng)進(jìn)行頻率鎖定的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決目前尚無(wú)一種利用HC鎖頻技術(shù)對(duì)雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)進(jìn)行頻率 鎖定的裝置的問(wèn)題，提供了一種雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置，包括 第一激光器、第二激光器、第一二分之一波片、第二二分之一波片、非線(xiàn)性晶體、以及“8”字 環(huán)形腔；所述“8”字環(huán)形腔包括第一腔鏡、第二腔鏡、第三腔鏡、第四腔鏡、以及壓電陶瓷； 其中，第一腔鏡、第二腔鏡位于同一直線(xiàn)上；第三腔鏡、第四腔鏡、非線(xiàn)性晶體位于同一直線(xiàn) 上；非線(xiàn)性晶體位于第三腔鏡和第四腔鏡之間；壓電陶瓷固定于第二腔鏡外表面；第一二 分之一波片位于位于第一激光器的出射端與第一腔鏡之間，第二二分之一波片位于第二激 光器的出射端與第三腔鏡之間；第一腔鏡的反射端設(shè)有第一 HC鎖頻系統(tǒng)；所述第一 HC鎖 頻系統(tǒng)包括第一四分之一波片、第一偏振分束器、第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、第一 減法器；其中，第一四分之一波片位于第一腔鏡的反射端，第一偏振分束器位于第一四分之 一波片的透射端，第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器分別位于第一偏振分束器的兩輸出端， 第一減法器的兩輸入端分別連接第一光電探測(cè)器的輸出端和第二光電探測(cè)器的輸出端；第 三腔鏡的反射端設(shè)有第二 HC鎖頻系統(tǒng)；所述第二 HC鎖頻系統(tǒng)包括第二四分之一波片、第二 偏振分束器、第三光電探測(cè)器、第四光電探測(cè)器、第二減法器；其中，第二四分之一波片位于 第三腔鏡的反射端，第二偏振分束器位于第二四分之一波片的透射端，第三光電探測(cè)器、第 四光電探測(cè)器分別位于第二偏振分束器的兩輸出端，第二減法器的兩輸入端分別連接第三 光電探測(cè)器的輸出端和第四光電探測(cè)器的輸出端；第一減法器的輸出端連接有第一 PID控 制器，第一 PID控制器的輸出端連接有第一高壓放大器，第一高壓放大器的輸出端與壓電 陶瓷的輸入端相連；第二減法器的輸出端連接有第二PID控制器，第二PID控制器的輸出端 與第二激光器的電壓調(diào)制端口相連。工作時(shí)，從第一激光器出射的激光經(jīng)過(guò)第一二分之一波片后從第一腔鏡入射耦 合到“8”字環(huán)形腔內(nèi)，先后經(jīng)過(guò)第二腔鏡、第三腔鏡、非線(xiàn)性晶體、第四腔鏡后行進(jìn)一周返回 到第一腔鏡與入射光束重合。由于非線(xiàn)性晶體具有雙折射效應(yīng)，通過(guò)調(diào)節(jié)第一二分之一波片可使得入射到“8” 字環(huán)形腔的激光的偏振方向與非線(xiàn)性晶體非尋常光軸(e軸)的方向成一個(gè)角度，從而使入 射到“8”字環(huán)形腔內(nèi)的激光在非線(xiàn)性晶體內(nèi)分為沿尋常光軸(ο軸)偏振的光和沿非尋常光 軸(e軸)偏振的光，沿尋常光軸偏振的光稱(chēng)為ο光，沿非尋常光軸偏振的光稱(chēng)為e光。由于 第一腔鏡對(duì)第一激光器出射的激光具有一定的透射率，這時(shí)第一腔鏡后的反射光包含三部 分被第一腔鏡直接反射的光、往返一周后透射的ο光、往返一周后透射的e光；
由于ο光和e光在“8”字環(huán)形腔內(nèi)的相移不同，使得兩模不能同時(shí)共振，因此不管是ο 光共振還是e光共振，共振位置處都存在一個(gè)不共振的與之垂直的偏振光，滿(mǎn)足HC頻率鎖 定的條件，因此會(huì)在e和ο共振模式處都存在一個(gè)誤差信號(hào)，可以分別選擇鎖定激光頻率到 e共振?；颚瞎舱衲ｎl率處。以ο光共振為例，具體分析如下e光由于不共振而完全由第 一腔鏡反射，其相移為零，而ο光經(jīng)過(guò)在腔內(nèi)往返相干疊加之后產(chǎn)生了與“8”字環(huán)形腔腔模
4頻率失諧相關(guān)聯(lián)的相移，即當(dāng)ο光完全共振時(shí)，其相移也為零，ο光和e光疊加后的反射光 為線(xiàn)偏振光；而當(dāng)失諧為正負(fù)時(shí)，ο光不完全共振，“8”字環(huán)形腔對(duì)其產(chǎn)生了一定的正負(fù)相 移，使得反射光變成了左旋或右旋橢圓偏振光。第一腔鏡后的反射光通過(guò)由第一四分之一波片和第一偏振分束器組成的偏振檢 測(cè)機(jī)制后分成兩束相互垂直的線(xiàn)偏振光，并分別進(jìn)入第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器 中，兩光電探測(cè)器將探測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并將兩電信號(hào)輸入第一減法器中相減 產(chǎn)生誤差信號(hào)。當(dāng)?shù)谝磺荤R后的反射光為線(xiàn)偏振光時(shí)，誤差信號(hào)為零，而當(dāng)?shù)谝磺荤R后的反 射光為左旋或右旋橢圓偏振光時(shí)，誤差信號(hào)為正或負(fù)。如圖3(c)所示，在一個(gè)周期內(nèi)，一個(gè) 過(guò)零信號(hào)代表e光共振模式處的誤差信號(hào)，另一個(gè)過(guò)零信號(hào)代表ο光共振模式處的誤差信 號(hào)。采用這樣的誤差信號(hào)進(jìn)行頻率鎖定，可以將激光分別鎖定到e共振?；颚瞎舱衲?。將 所得誤差信號(hào)輸入到第一 PID控制器中，對(duì)其比例增益以及積分帶寬進(jìn)行設(shè)置后反饋到第 一高壓放大器上，第一高壓放大器把反饋信號(hào)進(jìn)行放大并控制壓電陶瓷，使其沿其長(zhǎng)度方 向發(fā)生微小的伸縮變化，從而使“8”字環(huán)形腔的腔長(zhǎng)發(fā)生微小改變，對(duì)腔模頻率進(jìn)行改變， 以此實(shí)現(xiàn)“8”字環(huán)形腔腔模頻率到第一激光器輸出頻率的鎖定。從第二激光器出射的激光經(jīng)過(guò)第二二分之一波片后從第三腔鏡入射耦合到“8”字 環(huán)形腔內(nèi)，先后經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性晶體、第四腔鏡、第一腔鏡、第二腔鏡后行進(jìn)一周返回到第三腔 鏡與入射光束重合。同樣，由于第三腔鏡對(duì)第二激光器出射的激光具有一定的透射率，第三腔鏡后的 反射光通過(guò)由第二四分之一波片和第二偏振分束器組成的偏振檢測(cè)機(jī)制后分成兩束相互 垂直的線(xiàn)偏振光，并分別進(jìn)入第三光電探測(cè)器和第四光電探測(cè)器中，兩光電探測(cè)器將探測(cè) 到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并將兩電信號(hào)輸入第二減法器中相減產(chǎn)生誤差信號(hào)。所得誤差 信號(hào)輸入到第二 PID控制器中，對(duì)其比例增益以及積分帶寬進(jìn)行設(shè)置后反饋到第二激光器 上，通過(guò)對(duì)第二激光器的頻率掃描實(shí)現(xiàn)第二激光器輸出頻率到“8”字環(huán)形腔腔模頻率的鎖 定。這樣，“8”字環(huán)形腔腔模頻率鎖定到第一激光器的輸出頻率上，第二激光器的輸出 頻率鎖定到“8”字環(huán)形腔腔模頻率上，從而實(shí)現(xiàn)了三者之間的相位關(guān)聯(lián)鎖定，使三者之間的 頻率相對(duì)穩(wěn)定。第四腔鏡的透射端可作為“8”字環(huán)形腔的輸出端連接光電探測(cè)器和示波器，如圖 2所示，通過(guò)示波器輸出的曲線(xiàn)圖可以獲知三者之間的頻率鎖定情況。本發(fā)明所述的雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置首次采用HC鎖頻技術(shù)對(duì)雙波 長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)進(jìn)行頻率鎖定，實(shí)現(xiàn)了兩激光器與環(huán)形腔腔模頻率之間的級(jí)聯(lián)鎖定，即將 環(huán)形腔腔模頻率鎖定到第一激光器的輸出頻率上，將第二激光器的輸出頻率鎖定到環(huán)形腔 腔模頻率上；本發(fā)明所述的雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置可以應(yīng)用于非線(xiàn)性頻率轉(zhuǎn) 換過(guò)程的和頻、差頻過(guò)程中，其便于頻率轉(zhuǎn)換光的掃描調(diào)諧，即通過(guò)對(duì)第一激光器的掃描就 可以實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換光的掃描；與采用PDH鎖頻技術(shù)進(jìn)行雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定相 比，本發(fā)明所述的雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置具有所需光路比較簡(jiǎn)單、可直接產(chǎn) 生誤差信號(hào)、無(wú)需加調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明解決了目前尚無(wú)一種利用HC鎖頻技術(shù)對(duì)雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)進(jìn)行頻率鎖 定的裝置的問(wèn)題，其不僅適用于非線(xiàn)性光學(xué)頻率變換，還可以應(yīng)用到量子光學(xué)、微量氣體檢測(cè)等領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的示波器所輸出的透射曲線(xiàn)圖。圖3是本發(fā)明的示波器所輸出的誤差信號(hào)曲線(xiàn)圖。圖1中1-第一激光器，2-第二激光器，3-第一二分之一波片，4-第二二分之一 波片，5-第一腔鏡，6-第二腔鏡，7-第三腔鏡，8-第四腔鏡，9-非線(xiàn)性晶體，10-壓電陶瓷， 11-第一四分之一波片，12-第二四分之一波片，13-第一偏振分束器，14-第二偏振分束 器，15-第一光電探測(cè)器，16-第二光電探測(cè)器，17-第三光電探測(cè)器，18-第四光電探測(cè)器， 20-第一減法器，21-第二減法器，22-第一 PID控制器，23-第二 PID控制器，24-第一高壓 放大器；
圖2中(a)為第一激光器和第二激光器的“8”字環(huán)形腔透射曲線(xiàn)，(b)為“8”字環(huán)形 腔腔模頻率鎖定到第一激光器的輸出頻率后第二激光器的透射曲線(xiàn)，(c)為第二激光器的 輸出頻率鎖定到“8”字環(huán)形腔腔模頻率后的透射曲線(xiàn)；
圖3中(a)為第一光電探測(cè)器接收到的反射光強(qiáng)曲線(xiàn)，(b)為第二光電探測(cè)器接收到 的反射光強(qiáng)曲線(xiàn)，(c)為誤差信號(hào)曲線(xiàn)，(d)為“8”字環(huán)形腔透射曲線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置，包括第一激光器1、第二激光器2、第一二 分之一波片3、第二二分之一波片4、非線(xiàn)性晶體9、以及“8”字環(huán)形腔；所述“8”字環(huán)形腔 包括第一腔鏡5、第二腔鏡6、第三腔鏡7、第四腔鏡8、以及壓電陶瓷10 ；其中，第一腔鏡5、 第二腔鏡6位于同一直線(xiàn)上；第三腔鏡7、第四腔鏡8、非線(xiàn)性晶體9位于同一直線(xiàn)上；非線(xiàn) 性晶體位于第三腔鏡和第四腔鏡之間；壓電陶瓷10固定于第二腔鏡6外表面；第一二分之 一波片3位于位于第一激光器1的出射端與第一腔鏡5之間，第二二分之一波片4位于第 二激光器2的出射端與第三腔鏡7之間；第一腔鏡5的反射端設(shè)有第一 HC鎖頻系統(tǒng)；所述 第一 HC鎖頻系統(tǒng)包括第一四分之一波片11、第一偏振分束器13、第一光電探測(cè)器15、第二 光電探測(cè)器16、第一減法器20;其中，第一四分之一波片11位于第一腔鏡5的反射端，第一 偏振分束器13位于第一四分之一波片11的透射端，第一光電探測(cè)器15、第二光電探測(cè)器 16分別位于第一偏振分束器13的兩輸出端，第一減法器20的兩輸入端分別連接第一光電 探測(cè)器15的輸出端和第二光電探測(cè)器16的輸出端；第三腔鏡7的反射端設(shè)有第二 HC鎖頻 系統(tǒng)；所述第二 HC鎖頻系統(tǒng)包括第二四分之一波片12、第二偏振分束器14、第三光電探測(cè) 器17、第四光電探測(cè)器18、第二減法器21 ；其中，第二四分之一波片12位于第三腔鏡7的 反射端，第二偏振分束器14位于第二四分之一波片12的透射端，第三光電探測(cè)器17、第四 光電探測(cè)器18分別位于第二偏振分束器14的兩輸出端，第二減法器21的兩輸入端分別連 接第三光電探測(cè)器17的輸出端和第四光電探測(cè)器18的輸出端；第一減法器20的輸出端連 接有第一 PID控制器22，第一 PID控制器22的輸出端連接有第一高壓放大器24，第一高壓 放大器24的輸出端與壓電陶瓷10的輸入端相連；第二減法器21的輸出端連接有第二 PID 控制器23，第二 PID控制器23的輸出端與第二激光器2的電壓調(diào)制端口相連；第一四分之一波片11的快軸方向與非線(xiàn)性晶體9的非尋常光方向夾角為45度，第一 偏振分束器13的兩個(gè)特征軸方向與非線(xiàn)性晶體9相同；第二四分之一波片12的快軸方向 與非線(xiàn)性晶體9的非尋常光方向夾角為45度，第二偏振分束器14的兩個(gè)特征軸方向與非 線(xiàn)性晶體9相同；
具體實(shí)施時(shí)，所述第一激光器1和第二激光器2均為任何波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器，所述“8” 字環(huán)形腔中第一腔鏡5、第二腔鏡6均為平面高反鏡，第三腔鏡7、第四腔鏡8均為高反凹面 鏡，“8”字環(huán)形腔也可由三角環(huán)形腔或四方環(huán)形腔或六鏡環(huán)形腔等所代替。所述非線(xiàn)性晶體 9可以是KTP晶體、LBO晶體、PPKTP晶體、PPLN晶體等。在頻率轉(zhuǎn)換過(guò)程中，可以采用I類(lèi) 溫度匹配或者II類(lèi)角度匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)相位匹配。對(duì)于II類(lèi)角度匹配，由于晶體的雙折射效 應(yīng)使得光通過(guò)晶體時(shí)O光和e光發(fā)生走離，在外腔共振方案中會(huì)使得只有一個(gè)偏振方向的 光共振，就達(dá)不到對(duì)ο光和e光光強(qiáng)同時(shí)增強(qiáng)的目的，使得轉(zhuǎn)換效率很難提高；為了克服這 一缺陷，一種是將兩個(gè)切割完全相同的晶體反向串接健合后來(lái)克服離散效應(yīng)，如KTP晶體、 LBO晶體等都可以反向串接健合，具體串接方式可以參考山西大學(xué)劉晶等人于1991年在光 學(xué)學(xué)報(bào)上發(fā)表的題為“雙KTP晶體倍頻過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究”的論文；另一種是利用非線(xiàn)性極化 率的周期躍變來(lái)獲得近完全的相位匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)化效率的提高，如PPKTP晶體、PPLN 晶體等。
權(quán)利要求
一種雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置，其特征在于包括第一激光器(1)、第二激光器(2)、第一二分之一波片(3)、第二二分之一波片(4)、非線(xiàn)性晶體(9)、以及“8”字環(huán)形腔；所述“8”字環(huán)形腔包括第一腔鏡(5)、第二腔鏡(6)、第三腔鏡(7)、第四腔鏡(8)、以及壓電陶瓷(10)；其中，第一腔鏡(5)、第二腔鏡(6)位于同一直線(xiàn)上；第三腔鏡(7)、第四腔鏡(8)、非線(xiàn)性晶體(9)位于同一直線(xiàn)上；非線(xiàn)性晶體(9)位于第三腔鏡(7)和第四腔鏡(8)之間；壓電陶瓷(10)固定于第二腔鏡(6)外表面；第一二分之一波片(3)位于位于第一激光器(1)的出射端與第一腔鏡(5)之間，第二二分之一波片(4)位于第二激光器(2)的出射端與第三腔鏡(7)之間；第一腔鏡(5)的反射端設(shè)有第一HC鎖頻系統(tǒng)；所述第一HC鎖頻系統(tǒng)包括第一四分之一波片(11)、第一偏振分束器(13)、第一光電探測(cè)器(15)、第二光電探測(cè)器(16)、第一減法器(20)；其中，第一四分之一波片(11)位于第一腔鏡(5)的反射端，第一偏振分束器(13)位于第一四分之一波片(11)的透射端，第一光電探測(cè)器(15)、第二光電探測(cè)器(16)分別位于第一偏振分束器(13)的兩輸出端，第一減法器(20)的兩輸入端分別連接第一光電探測(cè)器(15)的輸出端和第二光電探測(cè)器(16)的輸出端；第三腔鏡(7)的反射端設(shè)有第二HC鎖頻系統(tǒng)；所述第二HC鎖頻系統(tǒng)包括第二四分之一波片(12)、第二偏振分束器(14)、第三光電探測(cè)器(17)、第四光電探測(cè)器(18)、第二減法器(21)；其中，第二四分之一波片(12)位于第三腔鏡(7)的反射端，第二偏振分束器(14)位于第二四分之一波片(12)的透射端，第三光電探測(cè)器(17)、第四光電探測(cè)器(18)分別位于第二偏振分束器(14)的兩輸出端，第二減法器(21)的兩輸入端分別連接第三光電探測(cè)器(17)的輸出端和第四光電探測(cè)器(18)的輸出端；第一減法器(20)的輸出端連接有第一PID控制器(22)，第一PID控制器(22)的輸出端連接有第一高壓放大器(24)，第一高壓放大器(24)的輸出端與壓電陶瓷(10)的輸入端相連；第二減法器(21)的輸出端連接有第二PID控制器(23)，第二PID控制器(23)的輸出端與第二激光器(2)的電壓調(diào)制端口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置，其特征在于第一四 分之一波片(11)的快軸方向與非線(xiàn)性晶體(9)的非尋常光方向夾角為45度，第一偏振分束 器(13)的兩個(gè)特征軸方向與非線(xiàn)性晶體(9)相同；第二四分之一波片(12)的快軸方向與非 線(xiàn)性晶體(9)的非尋常光方向夾角為45度，第二偏振分束器(14)的兩個(gè)特征軸方向與非線(xiàn) 性晶體(9)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置，其特征在于“8” 字環(huán)形腔由三角環(huán)形腔或四方環(huán)形腔或六鏡環(huán)形腔所代替。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光頻率鎖定技術(shù)，具體是一種雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置。本發(fā)明解決了目前尚無(wú)一種利用HC鎖頻技術(shù)對(duì)雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)進(jìn)行頻率鎖定的裝置的問(wèn)題。雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)的頻率鎖定裝置包括第一激光器、第二激光器、第一二分之一波片、第二二分之一波片、非線(xiàn)性晶體、以及“8”字環(huán)形腔；所述“8”字環(huán)形腔包括第一腔鏡、第二腔鏡、第三腔鏡、第四腔鏡、以及壓電陶瓷。本發(fā)明解決了目前尚無(wú)一種利用HC鎖頻技術(shù)對(duì)雙波長(zhǎng)外腔共振系統(tǒng)進(jìn)行頻率鎖定的裝置的問(wèn)題，其不僅適用于非線(xiàn)性光學(xué)頻率變換，還可以應(yīng)用到量子光學(xué)、微量氣體檢測(cè)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01S3/137GK101958505SQ20101024120
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月31日
發(fā)明者尹王保, 李志新, 肖連團(tuán), 賈鎖堂, 閆曉娟, 馬維光 申請(qǐng)人:山西大學(xué)