一種可提高半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻性能的激光功率穩(wěn)定裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種可提高半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻性能的激光功率穩(wěn)定裝置，半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光經(jīng)過聲光調(diào)制器調(diào)制移頻后，通過激光分束鏡片分為兩路，一路入射到PDH穩(wěn)頻光路控制半導(dǎo)體激光器，另一路入射光電探測(cè)器，光電探測(cè)器的輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓一起經(jīng)過差分放大器后輸入到比例積分電路，比例積分電路的輸出端連接壓控衰減器，對(duì)射頻信號(hào)源發(fā)出的射頻信號(hào)的幅度進(jìn)行控制，壓控衰減器的輸出經(jīng)功率放大器反饋至聲光調(diào)制器。本實(shí)用新型能夠使穩(wěn)頻激光的功率穩(wěn)定度提高，消除頻率穩(wěn)定性噪聲。
【專利說明】一種可提高半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻性能的激光功率穩(wěn)定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密激光光譜和精密計(jì)量領(lǐng)域，具體涉及半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻中的激光功率穩(wěn)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高穩(wěn)定窄線寬可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器是高分辨光譜學(xué)、光纖通信及激光冷卻原子等領(lǐng)域中不可缺少的工具，以及在高科技產(chǎn)品開發(fā)中得到日益廣泛的應(yīng)用。
[0003]光學(xué)F-P腔的位相調(diào)制光外差穩(wěn)頻，即FjDH (Pound - Drever - Hall)穩(wěn)頻技術(shù)，是八十年代后期發(fā)展起來的半導(dǎo)體激光頻率穩(wěn)定技術(shù)，它是利用光學(xué)諧振F-P腔的共振頻率作為參考頻率標(biāo)參考，該項(xiàng)技術(shù)的原理是將激光通過射頻電光相位調(diào)制后，利用F-P腔的共振特性和光外差拍頻技術(shù)，得到一次微分并且具有鑒頻特性的色散型曲線，通過反饋系統(tǒng)來控制激光的腔長(zhǎng)和激光器電流，進(jìn)而改變激光的頻率，從而將激光頻率鎖定在光學(xué)諧振腔的共振頻率上。采用該技術(shù)鎖定激光器的頻率穩(wěn)定性受限于主要受限于光學(xué)腔腔長(zhǎng)變化，及快速探測(cè)器的噪聲，同時(shí)穩(wěn)頻激光功率的波動(dòng)也會(huì)引起鎖頻后頻率的細(xì)微波動(dòng)，但是激光器功率波動(dòng)所引起的頻率穩(wěn)定性噪聲往往被忽略。為了消除因激光功率波動(dòng)所引起激光頻率噪聲，本實(shí)用新型提出一種設(shè)計(jì)，采用主動(dòng)式壓控衰減PI鎖定控制聲光調(diào)制器信號(hào)源的輸入幅度，從而使穩(wěn)頻激光的功率穩(wěn)定度提高，最終消除其引起的頻率穩(wěn)定性噪聲。而且該發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于其它類型的激光穩(wěn)頻及精密光譜探測(cè)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了消除因激光功率波動(dòng)所引起激光頻率噪聲，本發(fā)明提出一種激光功率穩(wěn)定裝置，能夠使穩(wěn)頻激光的功率穩(wěn)定度提高，消除頻率穩(wěn)定性噪聲。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括聲光調(diào)制器、PDH穩(wěn)頻光路、激光分束鏡片、基準(zhǔn)電壓源、比例積分電路、射頻信號(hào)源、壓控衰減器、差分放大器、功率放大器和光電探測(cè)器。
[0006]半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光經(jīng)過聲光調(diào)制器調(diào)制移頻后，通過激光分束鏡片分為兩路，一路入射到PDH穩(wěn)頻光路控制半導(dǎo)體激光器，另一路入射光電探測(cè)器，光電探測(cè)器的輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓一起經(jīng)過差分放大器后輸入到比例積分電路，比例積分電路的輸出端連接壓控衰減器，對(duì)射頻信號(hào)源發(fā)出的射頻信號(hào)的幅度進(jìn)行控制，壓控衰減器的輸出經(jīng)功率放大器反饋至聲光調(diào)制器。
[0007]所述聲光調(diào)制器的工作中心頻率為200MHz ;激光分束鏡片在可見光波段透過率為10% ;差分放大器和比例積分放大器輸出最大電壓為5伏；壓控衰減器的工作頻率范圍為DC-2.5GHz，最大輸入功率為13dBm ;射頻功率放大器放大率為34dB，最大輸入功率為 _3dBm。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:采用主動(dòng)式壓控衰減PI鎖定控制聲光調(diào)制器信號(hào)源的輸入幅度，從而使穩(wěn)頻激光的功率穩(wěn)定度提高，最終消除其引起的頻率穩(wěn)定性噪聲，可以廣泛應(yīng)用于其它類型的激光穩(wěn)頻及精密光譜探測(cè)中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。
[0011]本發(fā)明的目的在于消除因鎖頻激光功率波動(dòng)所引起的頻率穩(wěn)定性噪聲，提供了一套可以通過主動(dòng)式壓控衰減PI鎖定控制聲光調(diào)制器(AOM)信號(hào)源的輸入幅度的裝置，最終消除其引起的頻率穩(wěn)定性噪聲，該發(fā)明裝置可以廣泛應(yīng)用于高分辨光譜學(xué)、光纖通信及激光冷卻原子等領(lǐng)域中。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0012]一種可消除因激光功率波動(dòng)所引起的頻率穩(wěn)定性噪聲的實(shí)驗(yàn)裝置，包括聲光調(diào)制器，PDH穩(wěn)頻光路，激光分束鏡片，基準(zhǔn)電壓源，比例積分電路，射頻信號(hào)源，壓控衰減器，差分放大器，功率放大器，光電探測(cè)器。所述激光是需要穩(wěn)頻的半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生，激光器經(jīng)過聲光調(diào)制器調(diào)制移頻后，通過激光分束鏡片后，一部分用于激光功率穩(wěn)定，一部分用于PDH穩(wěn)頻光路，光電探測(cè)器接收到激光的波動(dòng)信號(hào)后，與基準(zhǔn)電壓一起經(jīng)過差分放大器后輸入到比例積分放大控制壓控衰減器，實(shí)現(xiàn)通過主動(dòng)控制射頻信號(hào)的幅度實(shí)現(xiàn)功率的穩(wěn)定，從而消除因激光功率波動(dòng)所引起的頻率穩(wěn)定性噪聲。
[0013]上述各器件的技術(shù)參數(shù)為:聲光調(diào)制器的工作中心頻率為200MHz ;激光分束鏡片在可見光波段透過率約為10% ;產(chǎn)生誤差信號(hào)的差分放大器和比例積分放大器輸出最大電壓為5伏；壓控衰減器的工作頻率范圍為DC-2.5GHz，最大輸入功率為13dBm ;射頻功率放大器放大率為34dB，最大輸入功率為_3dBm ;比例積分實(shí)現(xiàn)鎖定后，通過光電探測(cè)器監(jiān)視十分鐘功率波動(dòng)小于0.5% ;通過激光功率穩(wěn)定裝置后，利用PDH技術(shù)穩(wěn)頻后的半導(dǎo)體激光器瞬時(shí)半線寬從190Hz優(yōu)化為170Hz。
[0014]舉例來說，本發(fā)明的工作過程是:激光器發(fā)出的激光經(jīng)過中心頻率為200MHz聲光調(diào)制器調(diào)制移頻后，通過在可見光波段透過率約為10%激光分束鏡片。射頻信號(hào)源輸出頻率為200MHz，幅度為-2dBm。射頻功率放大器放大率為34dB，最大輸入功率為-3dBm。功率約為50微瓦的激光打入快速光電探測(cè)器上，經(jīng)放大后輸出直流電壓信號(hào)為4.2伏。將該直流電壓信號(hào)與4.2伏的基準(zhǔn)電壓輸入到差分放大器。處理后的電壓信號(hào)即為激光功率波動(dòng)的誤差信號(hào)，該信號(hào)輸入到比例積分放大器得到補(bǔ)償放大信號(hào)，再將其通過壓控衰減器主動(dòng)控射頻信號(hào)的幅度大小，從而間接實(shí)現(xiàn)對(duì)激光功率波動(dòng)的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，達(dá)到對(duì)激光功率穩(wěn)定的目的。實(shí)驗(yàn)觀察十分鐘，激光功率波動(dòng)小于0.5%。。經(jīng)過激光功率穩(wěn)定裝置后，利用F5DH技術(shù)穩(wěn)頻后的半導(dǎo)體激光器瞬時(shí)半線寬從190Hz優(yōu)化到170Hz。
[0015]參考圖1，本發(fā)明包括:聲光調(diào)制器1，PDH穩(wěn)頻光路2，透過率為10%激光分束鏡片3，基準(zhǔn)電壓4，比例積分放大電路5，射頻信號(hào)發(fā)生器6，壓控衰減器7，差分放大器8，功率放大器9，快速光電探測(cè)器10。
【權(quán)利要求】
1.一種可提高半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻性能的激光功率穩(wěn)定裝置，包括聲光調(diào)制器、PDH穩(wěn)頻光路、激光分束鏡片、基準(zhǔn)電壓源、比例積分電路、射頻信號(hào)源、壓控衰減器、差分放大器、功率放大器和光電探測(cè)器，其特征在于:半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光經(jīng)過聲光調(diào)制器調(diào)制移頻后，通過激光分束鏡片分為兩路，一路入射到PDH穩(wěn)頻光路控制半導(dǎo)體激光器，另一路入射光電探測(cè)器，光電探測(cè)器的輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓一起經(jīng)過差分放大器后輸入到比例積分電路，比例積分電路的輸出端連接壓控衰減器，對(duì)射頻信號(hào)源發(fā)出的射頻信號(hào)的幅度進(jìn)行控制，壓控衰減器的輸出經(jīng)功率放大器反饋至聲光調(diào)制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻性能的激光功率穩(wěn)定裝置，其特征在于:所述聲光調(diào)制器的工作中心頻率為200MHz ;激光分束鏡片在可見光波段透過率為10% ;差分放大器和比例積分放大器輸出最大電壓為5伏；壓控衰減器的工作頻率范圍為DC-2.5GHz，最大輸入功率為13dBm ;射頻功率放大器放大率為34dB，最大輸入功率為 _3dBm。
【文檔編號(hào)】H01S5/068GK203607670SQ201320817520
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】高峰, 許朋, 常宏 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心