CN110890689A - 一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构 - Google Patents

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CN110890689A CN201911229999.6A CN201911229999A CN110890689A CN 110890689 A CN110890689 A CN 110890689A CN 201911229999 A CN201911229999 A CN 201911229999A CN 110890689 A CN110890689 A CN 110890689A
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黄军超
王新文
于明园
杨林
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Abstract

本发明涉及激光器技术领域，公开了一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，即一方面通过在第一反馈锁定环路中采用原子饱和吸收光路和用于反馈控制激光器压电陶瓷控制端的伺服电路，可将激光器的激光频率锁定在原子饱和吸收光谱的谱线上，实现频率稳定目的，另一方面通过在第二反馈锁定环路中采用光纤干涉仪和用于反馈控制激光器电流调制端的伺服电路，可以有效抑制激光器的信号噪声，实现噪声抑制目的，同时与现有激光线宽压制方案相比，大大简化了光学结构，缩小了整体体积，并且不需要光路和参考腔的空间模式精确匹配，降低了实现难度。此外该结构还具有易于集成、不需要自由空间光路调节和环境参数敏感度小等优点。

Description

一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构
技术领域
本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构。
背景技术
在原子钟技术中，采用更窄线宽的激光探测原子钟跃迁信号，可以提高信号的信噪比，进而提高原子钟的频率稳定度。而在原子钟跃迁信号的探测中，吸收法探测被广泛的应用；吸收法探测属于振幅型探测，所以要求探测光的振幅噪声很低。在吸收法探测中，激光通过原子介质会使得介质的电极化率随着激光频率噪声而起伏。这种电极化率的起伏，会引入激光光强的起伏，即把激光的频率噪声转化成了光强强度噪声。这样就会降低用吸收法探测到的原子钟跃迁信号的信噪比，使得原子钟的频率稳定度变差。J.C.Camparo和J.G.Coffer在研究中发现，更窄线宽的激光会减少这种原因产生的光强强度噪声。所以在原子钟的实验中，实现对探测激光频率噪声的抑制来获得更窄线宽的探测光是极为重要的。
在实现对激光线宽压窄的诸多方法中，利用法布里－珀罗腔(即Fabry–Pérot腔)来锁定激光进行线宽压窄具有非常优良的性能。但是这种方法也存在一些缺点，比如：光学结构复杂，需要光路和参考腔的空间模式精确匹配；体积较大；对环境参数敏感。
发明内容
为了解决当前激光线宽压窄方案中所存在的光学结构复杂和体积较大的问题，本发明目的在于提供一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构。
本发明所采用的技术方案为：
一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：包括频率可扫描的半导体激光器、电光调制器、分束器、原子饱和吸收光路、声光调制器移频光路、第一光电探测器、第二光电探测器、第一混频器、第二混频器、第一移相器、第二移相器、第一伺服电路、第二伺服电路、光纤干涉仪和信号发生器；
所述半导体激光器的激光出射端连通所述电光调制器的激光入射端，所述电光调制器的激光出射端连通所述分束器的激光入射端，所述分束器的激光透射端连通所述原子饱和吸收光路的激光出入端；
所述分束器的透射激光反射端连通所述第一光电探测器的激光入射端，所述第一光电探测器的输出端电连接所述第一混频器的第一输入端，所述信号发生器的第一信号输出端电连接所述电光调制器的驱动端，所述信号发生器的第二信号输出端电连接所述第一移相器的输入端，所述第一移相器的输出端电连接所述第一混频器的第二输入端，所述第一混频器的输出端电连接所述第一伺服电路的输入端，所述第一伺服电路的输出端电连接所述半导体激光器的压电陶瓷控制端，构成用于频率稳定的第一反馈锁定环路；
所述分束器的入射激光反射端连通所述声光调制器移频光路的激光入射端，所述声光调制器移频光路的激光出射端连通所述光纤干涉仪的激光入射端，所述光纤干涉仪的激光出射端连通所述第二光电探测器的激光入射端，所述第二光电探测器的输出端电连接所述第二混频器的第一输入端，所述信号发生器的第三信号输出端电连接所述第二移相器的输入端，所述第二移相器的输入端电连接所述第二混频器的第二输入端，所述第二混频器的输出端电连接所述第二伺服电路的输入端，所述第二伺服电路的输出端电连接所述半导体激光器的电流调制端，构成用于噪声抑制的第二反馈锁定环路。
优化的，还包括压控振荡器，并且所述第二伺服电路的快信号输出端电连接所述半导体激光器的电流调制端；
所述第二伺服电路的慢信号输出端电连接所述压控振荡器的输入端，所述压控振荡器的输出端电连接所述声光调制器移频光路的驱动端，构成用于补偿频率温漂的反馈支路。
具体的，所述半导体激光器采用无跳模的频率可调谐半导体外腔激光器。
具体的，所述光纤干涉仪采用基于多光束干涉原理的环形光纤干涉仪或采用基于双光束干涉原理的马赫曾德光纤干涉仪或迈克尔逊光纤干涉仪。
优化的，所述环形光纤干涉仪包括激光入射端、激光出射端和一个光纤耦合器，其中，所述光纤耦合器为具有两个输入端口和两个输出端口的2X2光纤耦合器；
所述激光入射端熔接所述光纤耦合器的第一输入端口的尾纤，所述激光出射端熔接所述光纤耦合器的第二输出端口的尾纤，所述光纤耦合器的第一输出端口的尾纤熔接第二输入端口的尾纤，构成单级环形结构；
所述环形光纤干涉仪的光纤环路长度L为：
Figure BDA0002303272040000021
其中，fr为移频后的激光频率，c为真空中的光速。
详细具体的，所述光纤耦合器为保偏光纤定向耦合器。
详细具体的，所述光纤耦合器的第一输入端口对第一输出端口的耦合系数为66.7％，对第二输出端口的耦合系数为33.3％；所述光纤耦合器的第二输入端口对第一输出端口的耦合系数为66.7％，对第二输出端口的耦合系数为33.3％。
进一步优化的，所述环形光纤干涉仪的环内传播损耗等于光纤熔接损耗，使得光强通过率函数为零。
进一步优化的，所述环形光纤干涉仪设置在密封金属罐中，并配置有主动式温控单元。
具体的，所述第一混频器和所述第二混频器的第一输入端和第二输入端分别互为射频信号输入端和本征信号输入端。
本发明的有益效果为：
(1)本发明创造提供了一种能够对激光器进行频率稳定和噪声抑制的新型光路及电路结构，即一方面通过在第一反馈锁定环路中采用原子饱和吸收光路和用于反馈控制激光器压电陶瓷控制端的伺服电路，可将激光器的激光频率锁定在原子饱和吸收光谱的谱线上，实现频率稳定目的，另一方面通过在第二反馈锁定环路中采用光纤干涉仪和用于反馈控制激光器电流调制端的伺服电路，可以有效抑制激光器的信号噪声，实现噪声抑制目的，同时与现有激光线宽压制方案相比，大大简化了光学结构，缩小了整体体积，并且不需要光路和参考腔的空间模式精确匹配，降低了实现难度；
(2)由于是采用了光纤干涉仪来进行噪声抑制，还具有易于集成以及不需要自由空间光路调节等优点，另外可以补偿光纤干涉仪因温度变化而产生的频率漂移，减小环境参数的敏感度，进一步稳定激光频率，便于实际应用和推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的反馈锁定结构的原理示意图。
图2是本发明提供的反馈锁定结构采用环形光纤干涉仪时的示例图。
图3是本发明提供的环形光纤干涉仪的结构示意图。
图4是本发明提供的环形光纤干涉仪的光强透过率图。
图5是本发明提供的测量结果示例图。
图6是本发明提供的马赫曾德光纤干涉仪的结构示意图。
图7是本发明提供的迈克尔逊光纤干涉仪的结构示意图。
上述附图中：1-半导体激光器；2-电光调制器；3-分束器；4-原子饱和吸收光路；5-声光调制器移频光路；61-第一光电探测器；62-第二光电探测器；71-第一混频器；72-第二混频器；81-第一移相器；82-第二移相器；91-第一伺服电路；92-第二伺服电路；10-光纤干涉仪；101-光纤耦合器；11-信号发生器；12-压控振荡器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。
应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。
应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
实施例一
如图1～7所示，本实施例提供的所述同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，包括频率可扫描的半导体激光器1、电光调制器2、分束器3、原子饱和吸收光路4、声光调制器移频光路5、第一光电探测器61、第二光电探测器62、第一混频器71、第二混频器72、第一移相器81、第二移相器82、第一伺服电路91、第二伺服电路92、光纤干涉仪10和信号发生器11；所述半导体激光器1的激光出射端连通所述电光调制器2的激光入射端，所述电光调制器2的激光出射端连通所述分束器3的激光入射端，所述分束器3的激光透射端连通所述原子饱和吸收光路4的激光出入端；所述分束器3的透射激光反射端连通所述第一光电探测器61的激光入射端，所述第一光电探测器61的输出端电连接所述第一混频器71的第一输入端，所述信号发生器11的第一信号输出端电连接所述电光调制器2的驱动端，所述信号发生器11的第二信号输出端电连接所述第一移相器81的输入端，所述第一移相器81的输出端电连接所述第一混频器71的第二输入端，所述第一混频器71的输出端电连接所述第一伺服电路91的输入端，所述第一伺服电路91的输出端电连接所述半导体激光器1的压电陶瓷控制端，构成用于频率稳定的第一反馈锁定环路；所述分束器3的入射激光反射端连通所述声光调制器移频光路5的激光入射端，所述声光调制器移频光路5的激光出射端连通所述光纤干涉仪10的激光入射端，所述光纤干涉仪10的激光出射端连通所述第二光电探测器62的激光入射端，所述第二光电探测器62的输出端电连接所述第二混频器72的第一输入端，所述信号发生器11的第三信号输出端电连接所述第二移相器82的输入端，所述第二移相器82的输入端电连接所述第二混频器72的第二输入端，所述第二混频器72的输出端电连接所述第二伺服电路92的输入端，所述第二伺服电路92的输出端电连接所述半导体激光器1的电流调制端，构成用于噪声抑制的第二反馈锁定环路。
如图1所示，在所述反馈锁定结构的具体结构中，所述半导体激光器1用于产生激光信号(例如出射波长为780nm的激光)，具体可以但不限于采用无跳模的频率可调谐半导体外腔激光器，该型激光器具有很大的无跳模频率扫描范围，并通过转动衍射光栅，可以实现较大范围的频率调节，另外还可以通过压电陶瓷控制端(即PZT端口)和电流控制端控制激光器的输出频率。所述电光调制器2用于对经过准直的入射激光进行相位调制，产生调制边带信号，具体可采用现有型号的电光调制器件实现；另外，所述电光调制器2的调制频率范围可介于20～50MHz之间，例如35MHz。所述分束器3用于通过光学反射及透射原理，将一束入射激光分成一束透射激光和一束反射激光，以及将由所述原子饱和吸收光路4返回的透射激光也反射出去，具体可采用现有型号的分束器实现。
所述原子饱和吸收光路4用于根据自身的原子饱和吸收光谱对来自所述分束器3的透射激光进行饱和吸收，然后将未吸收的透射激光返回所述分束器3，具体可采用现有的光路结构实现。所述第一光电探测器61用于对未吸收的透射激光进行光电探测，并将得到的第一电信号传送至所述第一混频器71的第一输入端，具体可采用现有型号的光电探测器实现。所述信号发生器11用于作为多路信号的信号源，其中，通过第一路信号输出端向所述电光调制器2提供驱动信号，通过第二路信号输出端向所述第一混频器71提供第一参考信号，通过第三路信号输出端向所述第二混频器72提供第二参考信号；所述信号发生器11同样可具体采用现有型号的信号源实现。所述第一移相器81用于对所述第一参考信号进行移相处理，具体可采用现有型号的移相器实现。所述第一混频器71用于以经移相处理的第一参考信号为基准，得到所述第一电信号的第一鉴频误差信号，具体可采用现有型号的混频器实现；此外，所述第一混频器71的第一输入端和第二输入端互为射频信号输入端和本征信号输入端。所述第一伺服电路91用于根据所述第一鉴频误差信号对所述半导体激光器1的压电陶瓷控制端进行反馈控制，使激光器的激光频率锁定在原子饱和吸收光谱的谱线上，从而实现频率稳定；另外，所述第一伺服电路91可基于现有相关的伺服控制电路进行常规性改动得到。
所述声光调制器移频光路5用于对来自所述分束器3的反射激光进行来回两次的移频，例如实现共220MHz的移频；所述声光调制器移频光路5同样可采用现有的光路结构实现。所述光纤干涉仪10用于对移频的反射激光进行干涉处理，抑制激光噪声；具体可以但不限于采用基于多光束干涉原理的环形光纤干涉仪或采用基于双光束干涉原理的马赫曾德光纤干涉仪或迈克尔逊光纤干涉仪等，它们不但都能够有效地抑制激光信号噪声，而且具有体积小、结构简单，易于集成以及不需要自由空间光路调节等优点。所述第二光电探测器62用于对经移频及干涉处理的反射激光进行光电探测，并将得到的第二电信号传送至所述第二混频器72的第一输入端，具体可采用现有型号的光电探测器实现。所述第二移相器82用于对所述第二参考信号进行移相处理，具体可采用现有型号的移相器实现。所述第二混频器72用于以经移相处理的第二参考信号为基准，得到所述第二电信号的第二鉴频误差信号，具体可采用现有型号的混频器实现；此外，所述第二混频器72的第一输入端和第二输入端也可互为射频信号输入端和本征信号输入端。所述第二伺服电路91用于根据所述第二鉴频误差信号对所述半导体激光器1的电流调制端进行反馈控制，使激光器的信号噪声得到抑制；另外，所述第二伺服电路92可基于现有相关的伺服控制电路进行常规性改动得到。
由此通过前述反馈锁定结构的详细描述，可提供一种能够对激光器进行频率稳定和噪声抑制的新型光路及电路结构，即一方面通过在第一反馈锁定环路中采用原子饱和吸收光路和用于反馈控制激光器压电陶瓷控制端的伺服电路，可将激光器的激光频率锁定在原子饱和吸收光谱的谱线上，实现频率稳定目的，另一方面通过在第二反馈锁定环路中采用光纤干涉仪和用于反馈控制激光器电流调制端的伺服电路，可以有效抑制激光器的信号噪声，实现噪声抑制目的，同时与现有激光线宽压制方案相比，大大简化了光学结构，缩小了整体体积，并且不需要光路和参考腔的空间模式精确匹配，降低了实现难度。此外，由于是采用了光纤干涉仪来进行噪声抑制，还具有易于集成以及不需要自由空间光路调节等优点，便于实际应用和推广。
优化的，还包括压控振荡器12，并且所述第二伺服电路92的快信号输出端电连接所述半导体激光器1的电流调制端；所述第二伺服电路92的慢信号输出端电连接所述压控振荡器12的输入端，所述压控振荡器12的输出端电连接所述声光调制器移频光路5的驱动端，构成用于补偿频率温漂的反馈支路。如图1所示，所述压控振荡器12用于在慢信号的激励下，产生可向所述声光调制器移频光路5提供的驱动信号，从而补偿所述光纤干涉仪10因温度变化而产生的频率漂移，减小环境参数的敏感度，进一步稳定激光频率。
举例的，如图2～3所示，所述光纤干涉仪10采用了基于多光束干涉原理的环形光纤干涉仪，所述环形光纤干涉仪包括激光入射端Pin、激光出射端Pout和一个光纤耦合器101，其中，所述光纤耦合器101为具有两个输入端口(PI1，PI2)和两个输出端口(PO1，PO2)的2X2光纤耦合器；所述激光入射端Pin熔接所述光纤耦合器101的第一输入端口PI1的尾纤，所述激光出射端Pout熔接所述光纤耦合器101的第二输出端口PO2的尾纤，所述光纤耦合器101的第一输出端口PO1的尾纤熔接第二输入端口PI2的尾纤，构成单级环形结构；所述环形光纤干涉仪的光纤环路长度L为：
Figure BDA0002303272040000071
其中，fr为移频后的激光频率，c为真空中的光速。
如图3所示，所述光纤耦合器101优选采用保偏光纤定向耦合器，以便确保耦合器具有高隔离度的同时，保证光信号的偏振不变，提高倍频信号的信噪比。具体的，所述光纤耦合器101的第一输入端口PI1对第一输出端口PO1的耦合系数为66.7％，对第二输出端口PO2的耦合系数为33.3％；所述光纤耦合器101的第二输入端口PI2对第一输出端口PO1的耦合系数为66.7％，对第二输出端口PO2的耦合系数为33.3％。
进一步优化的，所述环形光纤干涉仪的环内传播损耗等于光纤熔接损耗，使得光强通过率函数为零。由于环形光纤干涉仪的光强透过率函数与环内传波损耗有关，当环形光纤干涉仪的环内传播损耗等于光纤熔接损耗时，透过率函数为零，此时，环形光纤干涉仪的鉴频信号对比度对大，有最好的鉴相灵敏度。图4是环形光纤干涉仪的光强透过率图谱，可知其洛伦兹线宽为10.7MHz，对比度约为60％；同时通过图5的测量结果，可表明锁定环形光纤干涉仪后，激光器的频率噪声比锁定前改善超过40dB(f<100Hz)，特别是在1Hz处其抑制度达到60dB。此外，还可以采用如图6所示的马赫曾德光纤干涉仪或如图7所示的迈克尔逊光纤干涉仪替换如图3所示的环形光纤干涉仪。
优化的，所述环形光纤干涉仪设置在密封金属罐中，并配置有主动式温控单元。所述金属罐可距离为铝罐，并通过配置主动式温控单元，可减小温度变化，进而避免产生频率漂移，进一步稳定激光频率。
综上，采用本实施例所提供的同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，具有如下技术效果：
(1)本实施例提供了一种能够对激光器进行频率稳定和噪声抑制的新型光路及电路结构，即一方面通过在第一反馈锁定环路中采用原子饱和吸收光路和用于反馈控制激光器压电陶瓷控制端的伺服电路，可将激光器的激光频率锁定在原子饱和吸收光谱的谱线上，实现频率稳定目的，另一方面通过在第二反馈锁定环路中采用光纤干涉仪和用于反馈控制激光器电流调制端的伺服电路，可以有效抑制激光器的信号噪声，实现噪声抑制目的，同时与现有激光线宽压制方案相比，大大简化了光学结构，缩小了整体体积，并且不需要光路和参考腔的空间模式精确匹配，降低了实现难度；
(2)由于是采用了光纤干涉仪来进行噪声抑制，还具有易于集成以及不需要自由空间光路调节等优点，另外可以补偿光纤干涉仪因温度变化而产生的频率漂移，减小环境参数的敏感度，进一步稳定激光频率，便于实际应用和推广。
以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：包括频率可扫描的半导体激光器(1)、电光调制器(2)、分束器(3)、原子饱和吸收光路(4)、声光调制器移频光路(5)、第一光电探测器(61)、第二光电探测器(62)、第一混频器(71)、第二混频器(72)、第一移相器(81)、第二移相器(82)、第一伺服电路(91)、第二伺服电路(92)、光纤干涉仪(10)和信号发生器(11)；
所述半导体激光器(1)的激光出射端连通所述电光调制器(2)的激光入射端，所述电光调制器(2)的激光出射端连通所述分束器(3)的激光入射端，所述分束器(3)的激光透射端连通所述原子饱和吸收光路(4)的激光出入端；
所述分束器(3)的透射激光反射端连通所述第一光电探测器(61)的激光入射端，所述第一光电探测器(61)的输出端电连接所述第一混频器(71)的第一输入端，所述信号发生器(11)的第一信号输出端电连接所述电光调制器(2)的驱动端，所述信号发生器(11)的第二信号输出端电连接所述第一移相器(81)的输入端，所述第一移相器(81)的输出端电连接所述第一混频器(71)的第二输入端，所述第一混频器(71)的输出端电连接所述第一伺服电路(91)的输入端，所述第一伺服电路(91)的输出端电连接所述半导体激光器(1)的压电陶瓷控制端，构成用于频率稳定的第一反馈锁定环路；
所述分束器(3)的入射激光反射端连通所述声光调制器移频光路(5)的激光入射端，所述声光调制器移频光路(5)的激光出射端连通所述光纤干涉仪(10)的激光入射端，所述光纤干涉仪(10)的激光出射端连通所述第二光电探测器(62)的激光入射端，所述第二光电探测器(62)的输出端电连接所述第二混频器(72)的第一输入端，所述信号发生器(11)的第三信号输出端电连接所述第二移相器(82)的输入端，所述第二移相器(82)的输入端电连接所述第二混频器(72)的第二输入端，所述第二混频器(72)的输出端电连接所述第二伺服电路(92)的输入端，所述第二伺服电路(92)的输出端电连接所述半导体激光器(1)的电流调制端，构成用于噪声抑制的第二反馈锁定环路。
2.如权利要求1所述的一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：还包括压控振荡器(12)，并且所述第二伺服电路(92)的快信号输出端电连接所述半导体激光器(1)的电流调制端；
所述第二伺服电路(92)的慢信号输出端电连接所述压控振荡器(12)的输入端，所述压控振荡器(12)的输出端电连接所述声光调制器移频光路(5)的驱动端，构成用于补偿频率温漂的反馈支路。
3.如权利要求1所述的一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：所述半导体激光器(1)采用无跳模的频率可调谐半导体外腔激光器。
4.如权利要求1所述的一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：所述光纤干涉仪(10)采用基于多光束干涉原理的环形光纤干涉仪或采用基于双光束干涉原理的马赫曾德光纤干涉仪或迈克尔逊光纤干涉仪。
5.如权利要求4所述的一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：所述环形光纤干涉仪包括激光入射端(Pin)、激光出射端(Pout)和一个光纤耦合器(101)，其中，所述光纤耦合器(101)为具有两个输入端口(PI1，PI2)和两个输出端口(PO1，PO2)的2X2光纤耦合器；
所述激光入射端(Pin)熔接所述光纤耦合器(101)的第一输入端口(PI1)的尾纤，所述激光出射端(Pout)熔接所述光纤耦合器(101)的第二输出端口(PO2)的尾纤，所述光纤耦合器(101)的第一输出端口(PO1)的尾纤熔接第二输入端口(PI2)的尾纤，构成单级环形结构；
所述环形光纤干涉仪的光纤环路长度L为：
Figure FDA0002303272030000021
其中，fr为移频后的激光频率，c为真空中的光速。
6.如权利要求5所述的一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：所述光纤耦合器(101)为保偏光纤定向耦合器。
7.如权利要求5所述的一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：所述光纤耦合器(101)的第一输入端口(PI1)对第一输出端口(PO1)的耦合系数为66.7％，对第二输出端口(PO2)的耦合系数为33.3％；所述光纤耦合器(101)的第二输入端口(PI2)对第一输出端口(PO1)的耦合系数为66.7％，对第二输出端口(PO2)的耦合系数为33.3％。
8.如权利要求4所述的一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：所述环形光纤干涉仪的环内传播损耗等于光纤熔接损耗，使得光强通过率函数为零。
9.如权利要求4所述的一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：所述环形光纤干涉仪设置在密封金属罐中，并配置有主动式温控单元。
10.如权利要求1所述的一种同时实现激光器频率稳定和噪声抑制的反馈锁定结构，其特征在于：所述第一混频器(71)和所述第二混频器(72)的第一输入端和第二输入端分别互为射频信号输入端和本征信号输入端。
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