本發(fā)明涉及激光器領(lǐng)域，尤其涉及一種激光頻率穩(wěn)定裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著激光器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，對激光器輸出頻率的穩(wěn)定度要求越來越高。現(xiàn)有的激光器采用的頻率穩(wěn)定裝置是利用一個高精細度的法布里-玻羅光學諧振腔實現(xiàn)對激光頻率的鎖定。通過偏振分光棱鏡獲得光學諧振腔的反射信號，并用光電探測器接收上述信號后和電光調(diào)制器的驅(qū)動源發(fā)出的信號進行混頻，經(jīng)過低通濾波器得到頻率的糾偏信號作為快環(huán)和慢環(huán)分別反饋給聲光調(diào)制器驅(qū)動源的調(diào)頻端口和激光器本身的壓電陶瓷，以壓窄激光器的線寬和長期漂移。然而，上述方法難以完全消除激光器頻率漂移問題，需要通過其他方式對激光器的輸出頻率進行穩(wěn)頻。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為克服上述缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種激光頻率穩(wěn)定裝置及方法，用于處理激光器頻率漂移問題。
為了達到以上目的，本發(fā)明所提供的激光頻率穩(wěn)定裝置，包括激光器、聲光調(diào)制器、偏振片、偏振光分光鏡、電光調(diào)制器、λ/4波片、干涉儀依順次通過激光光路連接，所述偏振光分光鏡通過激光光路與光電探測器連接；所述聲光調(diào)制器和電光調(diào)制器通過電纜分別連接有第一驅(qū)動源和第二驅(qū)動源；所述光電探測器通過電纜與分光器連接；所述分光器的一個端口、第二驅(qū)動源通過電纜與混頻器相連，所述混頻器與低通濾波器相連，所述低通濾波器與運算器的輸入端相連；所述分光器的另一端口與放大器相連，所述放大器與調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器相連，所述調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器與運算器的輸入端相連，所述運算器的輸出端與第一驅(qū)動源相連。
本發(fā)明所提供的激光頻率穩(wěn)定方法，包括以下步驟：
步驟S1，獲取激光通過聲光調(diào)制器的一級衍射光；
步驟S2，一級衍射光經(jīng)過偏振片濾波后通過偏振光分光鏡分成兩束光，其中一束光被電光調(diào)制器接收，另一束光被光電探測器接收；
步驟S3，將通過電光調(diào)制器的光經(jīng)過λ/4波片后射入干涉儀內(nèi)；
步驟S4，光電探測器接收到光后將其傳輸至分光器進行分光處理，分成兩束頻率一樣的信號流，并將其中一束信號流與第二驅(qū)動源輸出的信號在混頻器內(nèi)進行混頻，并將混頻后的信號傳輸至低通濾波器進行過濾，將過濾后的信號A傳遞給運算器；另一束信號流經(jīng)放大器后進入調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器內(nèi)進行信號處理，然后將處理完成的信號B同樣傳遞給運算器；
步驟S5，運算器接收到信號A和信號B后，會對兩個信號進行分析處理，先信號B/放大器倍數(shù)得到信號B的平均值，并將該平均值與信號A進行比較，運算器會將平均值與信號A之間的中間值(反饋信號)傳遞給第一驅(qū)動源；
步驟S6，第一驅(qū)動源接收到反饋信號后對會聲光調(diào)制器進行調(diào)整，從而保持輸入至干涉儀內(nèi)的激光信號的穩(wěn)定性。
本發(fā)明通過偏振光分光鏡兩束光，一束光被電光調(diào)制器接收，并在第二驅(qū)動源上形成反饋信號A，另一束光被光電探測器接收并通過分光器產(chǎn)生兩個頻率相同的信號(a、b)，其中一個信號(a)與反饋信號A在混頻器內(nèi)混頻，且混頻后的信號發(fā)送至低通濾波器，并在低通濾波器內(nèi)形成第一反饋信號；另一個信號(b)經(jīng)過放大器放大后經(jīng)過調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器進行處理形成第二反饋信號；運算器接收第一反饋信號和第二反饋信號后會生產(chǎn)最終的反饋信號，并將最終的反饋信號發(fā)送至第一驅(qū)動源，進而實現(xiàn)聲光調(diào)制器來調(diào)節(jié)激光頻率的穩(wěn)定。
作為本發(fā)明的進一步改進是，所述第一驅(qū)動源與氫原子鐘線纜連接。氫原子鐘發(fā)出的頻率可作為參考信號，在第一驅(qū)動源進行聲光調(diào)制器調(diào)節(jié)時其最終的反饋信號可與參考信號進行比較，進而實現(xiàn)聲光調(diào)制器頻率調(diào)整的穩(wěn)定性。
優(yōu)選地，所述激光器的頻率與干涉儀的共振頻率相對應(yīng)。這樣干涉儀會更好的接收激光器反射的光束。
優(yōu)選地，所述第一驅(qū)動源、第二驅(qū)動源均為信號發(fā)生器。
優(yōu)選地，所述偏振光分光鏡與光束成45°放置，透射光束與反射光束的強度比為1:1。這樣電光調(diào)制器和光電探測器檢測到的光束強度一致，有利于后續(xù)低通濾波器和調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器產(chǎn)生的反饋信號誤差。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：
1-激光器；2-聲光調(diào)制器；3-偏振片；4-偏振光分光鏡；5-電光調(diào)制器；6-λ/4波片；7-干涉儀；8-光電探測器；9-第二驅(qū)動源；10-低通濾波器；11-第一驅(qū)動源；12-放大器；13-混頻器；14-分光器；15-調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器；16-運算器。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
參見附圖1所示，本實施例中的一種激光頻率穩(wěn)定裝置，包括激光器1、聲光調(diào)制器2、偏振片3、偏振光分光鏡4、電光調(diào)制器5、λ/4波片6、干涉儀7依順次通過激光光路連接，所述偏振光分光鏡4通過激光光路與光電探測器8連接；所述聲光調(diào)制器2和電光調(diào)制器5通過電纜分別連接有第一驅(qū)動源11和第二驅(qū)動源9(本實施例中第一驅(qū)動源、第二驅(qū)動源均為信號發(fā)生器)；所述光電探測器8通過電纜與分光器14連接；所述分光器14的一個端口和第二驅(qū)動源9通過電纜與混頻器13相連，所述混頻器13與低通濾波器10相連，所述低通濾波器10與運算器16的輸入端相連；所述分光器14的另一端口與放大器12相連，所述放大器12與調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器15相連，所述調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器15與運算器16的輸入端相連，所述運算器16的輸出端與第一驅(qū)動源11相連。
本發(fā)明所提供的激光頻率穩(wěn)定方法，包括以下步驟：
步驟S1，獲取激光通過聲光調(diào)制器2的一級衍射光；
步驟S2，一級衍射光經(jīng)過偏振片3濾波后通過偏振光分光鏡4分成兩束光，其中一束光被電光調(diào)制器5接收，另一束光被光電探測器8接收；
步驟S3，將通過電光調(diào)制器5的光經(jīng)過λ/4波片6后射入干涉儀7內(nèi)；
步驟S4，光電探測器8接收到光后將其傳輸至分光器14進行分光處理，分成兩束頻率一樣的信號流，并將其中一束信號流與第二驅(qū)動源輸出的信號在混頻器13內(nèi)進行混頻，并將混頻后的信號傳輸至低通濾波器10進行過濾，將過濾后的信號A傳遞給運算器16；另一束信號流經(jīng)放大器12后進入調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器15內(nèi)進行信號處理，然后將處理完成的信號B同樣傳遞給運算器16；
步驟S5，運算器16接收到信號A和信號B后，會對兩個信號進行分析處理，先信號B/放大器倍數(shù)得到信號B的平均值，并將該平均值與信號A進行比較，運算器會將平均值與信號A之間的中間值(反饋信號)傳遞給第一驅(qū)動源；
步驟S6，第一驅(qū)動源11接收到反饋信號后對會聲光調(diào)制器2進行調(diào)整，從而保持輸入至干涉儀內(nèi)的激光信號的穩(wěn)定性。
本發(fā)明通過偏振光分光鏡兩束光，一束光被電光調(diào)制器接收，并在第二驅(qū)動源上形成反饋信號A，另一束光被光電探測器接收并通過分光器產(chǎn)生兩個頻率相同的信號(a、b)，其中一個信號(a)與反饋信號A在混頻器內(nèi)混頻，且混頻后的信號發(fā)送至低通濾波器，并在低通濾波器內(nèi)形成第一反饋信號；另一個信號(b)經(jīng)過放大器放大后經(jīng)過調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器進行處理形成第二反饋信號；運算器接收第一反饋信號和第二反饋信號后會生產(chǎn)最終的反饋信號，并將最終的反饋信號發(fā)送至第一驅(qū)動源，進而實現(xiàn)聲光調(diào)制器來調(diào)節(jié)激光頻率的穩(wěn)定。
為了提高激光頻率穩(wěn)定裝置發(fā)射出來的激光頻率的穩(wěn)定性，所述第一驅(qū)動源11通過線纜與氫原子鐘連接。氫原子鐘發(fā)出的頻率可作為參考信號，在第一驅(qū)動源進行聲光調(diào)制器調(diào)節(jié)時其最終的反饋信號可與參考信號進行比較，進而實現(xiàn)聲光調(diào)制器頻率調(diào)整的穩(wěn)定性。
在本實施例中所采用的激光器1的頻率與干涉儀7的共振頻率相對應(yīng)。這樣干涉儀會更好的接收激光器反射的光束。同時對偏振光分光鏡設(shè)置角度進行限定，其與光束成45°放置，透射光束與反射光束的強度比為1:1。這樣電光調(diào)制器和光電探測器檢測到的光束強度一致，有利于后續(xù)低通濾波器和調(diào)制解調(diào)信號發(fā)生器產(chǎn)生的反饋信號誤差。
以上實施方式只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。