CN101355231A - 一种单纵模激光器的稳频系统 - Google Patents
一种单纵模激光器的稳频系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101355231A CN101355231A CNA2008100717930A CN200810071793A CN101355231A CN 101355231 A CN101355231 A CN 101355231A CN A2008100717930 A CNA2008100717930 A CN A2008100717930A CN 200810071793 A CN200810071793 A CN 200810071793A CN 101355231 A CN101355231 A CN 101355231A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- temperature
- longitudinal mode
- single longitudinal
- frequency stabilization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
本发明涉及激光领域，尤其涉及到LD泵浦的微片式单纵模激光器的稳频系统。本发明的一种单纵模激光器的稳频系统至少包括：单纵模激光器、温度控制模块(一级或多级)、温度探测元件、激光电流源模块、温度反馈电路。通过温度控制模块、温度探测元件和温度反馈电路来改变LD工作电流，其相互补偿纵模频率漂移，提高激光器的波长稳定性。故，本发明的系统是可以应用于LD泵浦的微片式激光器上的一种低成本、低功耗、结构简单、体积小的稳频方法。
Description
技术领域
本发明涉及激光领域，尤其涉及到LD泵浦的微片式单纵模激光器的稳频系统。
背景技术
自1960年，世界上第一台激光器发明以来，各种不同方式的激光器的研究及其应用开始突飞猛进。特别是60年代末到70年代初，随着室温工作的LD的发明成功以及应用领域的扩展，以LD泵浦的固体激光器广泛地开始应用在科学研究、光纤通信、光学存储、生物医疗、激光诊断分析、激光雷达、激光加工与计量、光纤传感技术等等广泛的行业。随着人们在科学、工业生产方面的应用层次的提高，对激光器的功率、线宽、频率复现性、频率稳定性、波长调谐精度及范围等等有了更加苛刻的要求，而其中频率稳定性则是最为重要的参数要求之一，特别是在精密干涉测量、光频标、光通信、激光陀螺及精密光谱研究方面显得极为重要。
激光器的单纵模输出早已不是难事，然而由于环境温度的起伏、激光管的发热、激光管的泵浦电流变化、机械振动、激光介质中反转集居数的起伏、大气的气压及湿度变化等等，都有可能导致单纵模激光器中心频率的漂移。目前常用的稳频方法有兰姆凹陷稳频、塞曼稳频、饱和吸收稳频等方法，原理是通过探知激光器腔内频率的变化，作为探测信号反馈到电子伺服系统上，通过控制压电陶瓷来改变腔长，以此来稳定频率。这样的方法往往可以得到极高的频率稳定性，但是由于系统的复杂性及精密性，在小型、低成本的单纵模激光器上并不具有优势。
对于LD泵浦的小型化单纵模激光器，导致其频率漂移的因素中，温度的变化往往占据主导作用。因此，如果能够控制温度的变化，频率的稳定性可以控制到很高的数值。以LD泵浦的532nm微片式单纵模固体激光器为例，如果腔内晶体温度可以控制到0.01℃的变化精度，忽略其它因素的影响，频率波动可以达到30MHz水平。然而由于温度控制的复杂性和延迟性，仅仅通过控制温度的方法并不能使频率稳定在理想值，因此，找到一种补偿温度变化的方法将是更有意义的。
发明内容
本发明主要建立在以LD泵浦的微片式单纵模激光器的中心频率随温度、LD泵浦电流以及其它参数等具有明显的规律变化基础之上，但并不仅限于LD泵浦的微片式激光器上的一种低成本、低功耗、结构简单、体积小的稳频方法。
本发明的技术方案如下：
本发明的一种单纵模激光器的稳频系统至少包括：单纵模激光器、温度控制模块(一级或多级)、温度探测元件、激光电流源模块、温度反馈电路，通过温度控制模块、温度探测元件和温度反馈电路来改变工作电流，其相互补偿纵模频率漂移，提高激光器的波长稳定性。
进一步的，所述的单纵模激光器为LD泵浦的固体激光器，输出单纵模，其波长随温度变化速率和随泵浦电流的变化速率存在一个对应关系，从而通过改变电流来补偿温度变化导致的波长波动。
进一步的，所述的温度控制模块控制激光器的温度或者仅仅控制激光腔，将其控制在一个较容易实现的温度范围。
进一步的，所述的温度探测元件用以检测激光器的实际温度。
进一步的，所述的温度反馈电路根据温度探测元件检测到的实际温度并根据该温度和泵浦电源对波长影响的对应关系来调整泵浦电流，使波长达到稳定。
进一步的，所述的温度探测元件可用其它能够直接测量激光器的输出波长的元件替代。
本发明的系统是可以应用于LD泵浦的微片式激光器上的一种低成本、低功耗、结构简单、体积小的稳频方法。
附图说明
图1是本发明的原理模块图。
具体实施方式
现结合附图说明对本发明进一步说明。
本发明的基本工作原理是：
对于单纵模激光器，由于温度的变化，必然会导致激光腔长的变化，最终会使激光器中心频率发生漂移，另外，对于LD泵浦的单纵模激光器，由于LD泵浦电流的变化，会导致激光腔温度场分布和热透镜的变化，继而也会导致激光器中心频率的漂移。对于具有良好单纵模性能的LD泵浦微片式激光器，由于其体积小，结构简单，因而控温较容易，并具有较高的温度控制精度，且中心频率的漂移也较易控制。
本稳频系统的工作方法就是建立在上述基础之上的。首先，用温度控制模块将单纵模激光器的温度控制在一温度波动足够小的范围内。由于温度的变化必会导致频率的漂移或波动，因而，可以通过精密的温度探测元件实时探测激光器(或腔内)的温度变化，以此作为信号反馈，通过电路来控制LD的泵浦电流，来修正频率随温度的漂移变化。由于是通过控制LD泵浦电流来代替精确的温度控制，因而降低了稳频系统的复杂性。
举例说明如下：如果在可忽略其它参数影响，只需考虑温度对频率的漂移影响下，假设通过激光器温度控制模块对激光器(或腔内晶体)控温，可使激光器(或腔内晶体)温度控制在0.05℃的精度，同时假设LD泵浦的单纵模激光器随温度变化系数为+8pm/℃，随电流变化为+0.15pm/mA，可以简单计算出，如果温度升高0.03℃，LD的泵浦电流只需减少2mA即可使波长拉回到原中心频率。由于电流变化导致的热透镜变化很快，可以很快地补偿由于温度带来的频率漂移。实际上，在具体实施中，应使系统受到如机械振动等等环境的影响尽可能小。
请参阅图1所示为本发明的具体实施方式的模块图，本发明包括LD泵浦的微片式单纵模激光器1、激光器(或激光腔)温度探测元件201及温度探测处理模块202、温度反馈电路301、激光电流源模块302、激光器控温元件模块4(一级或多级)。
单纵模激光器1由一级或多级的温控元件和模块4进行温控，使其整体(或内部激光腔)温度维持在一个较稳定的温度范围，使激光器(或激光腔)温度波动范围很小，通过高精度的温度探测元件201对单纵模激光器(或内部腔体)探温，然后通过温度探测单元202把温度变化信号变成电信号，通过反馈电路301，去反馈作用激光电流源302，通过其电流的升降来调节由于温度变化带来的波长漂移，最终达到稳频的目的。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种单纵模激光器的稳频系统，其特征在于：至少包括单纵模激光器、温度控制模块、温度探测元件、激光电流源模块、温度反馈电路；通过温度控制模块、温度探测元件和温度反馈电路来改变工作电流，其相互补偿纵模频率漂移，提高激光器的波长稳定性。
2.如权利要求1所述的单纵模激光器的稳频系统，其特征在于：所述的单纵模激光器为LD泵浦的固体激光器，输出单纵模，其波长随温度变化速率和随泵浦电流的变化速率存在一个对应关系，从而通过改变电流来补偿温度变化导致的波长波动。
3.如权利要求1所述的单纵模激光器的稳频系统，其特征在于：所述的温度控制模块控制激光器的温度或者仅仅控制激光腔，将其控制在一个较容易实现的温度范围。
4.如权利要求1所述的单纵模激光器的稳频系统，其特征在于：所述的温度探测元件用以检测激光器的实际温度。
5.如权利要求1或4所述的单纵模激光器的稳频系统，其特征在于：所述的温度反馈电路根据温度探测元件检测到的实际温度并根据该温度和泵浦电源对波长影响的对应关系来调整泵浦电流，使波长达到稳定。
6.如权利要求1或4所述的单纵模激光器的稳频系统，其特征在于：所述的温度探测元件可用其它能够直接测量激光器的输出波长的元件替代。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2008100717930A CN101355231A (zh) | 2008-09-11 | 2008-09-11 | 一种单纵模激光器的稳频系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2008100717930A CN101355231A (zh) | 2008-09-11 | 2008-09-11 | 一种单纵模激光器的稳频系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101355231A true CN101355231A (zh) | 2009-01-28 |
Family
ID=40307886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2008100717930A Pending CN101355231A (zh) | 2008-09-11 | 2008-09-11 | 一种单纵模激光器的稳频系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101355231A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102185251A (zh) * | 2011-04-12 | 2011-09-14 | 浙江大学 | 计算机控制的激光器长期稳频装置及其方法 |
| CN102916335A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-06 | 西安理工大学 | 双腔双频固体激光器Pound-Drever-Hall稳频系统 |
| CN103187682A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-07-03 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 光发射装置 |
| CN103579896A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-02-12 | 西安理工大学 | 无移相器Pound-Drever-Hall激光稳频系统 |
| CN103929250A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-07-16 | 中国电子科技集团公司第三十四研究所 | 光纤相位补偿器及其使用方法 |
| US8794828B1 (en) * | 2013-07-19 | 2014-08-05 | Beijing Information Science & Technology University | Method for measuring temperature of object using longitudinal mode output of short cavity fiber laser |
| CN107093839A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-08-25 | 西安域视光电科技有限公司 | 一种半导体激光器波长稳定系统和实现方法 |
| CN109725320A (zh) * | 2017-10-27 | 2019-05-07 | 上海禾赛光电科技有限公司 | 一种激光雷达 |
-
2008
- 2008-09-11 CN CNA2008100717930A patent/CN101355231A/zh active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102185251A (zh) * | 2011-04-12 | 2011-09-14 | 浙江大学 | 计算机控制的激光器长期稳频装置及其方法 |
| CN102185251B (zh) * | 2011-04-12 | 2012-05-02 | 浙江大学 | 计算机控制的激光器长期稳频装置及其方法 |
| CN103187682A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-07-03 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 光发射装置 |
| CN102916335A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-06 | 西安理工大学 | 双腔双频固体激光器Pound-Drever-Hall稳频系统 |
| US8794828B1 (en) * | 2013-07-19 | 2014-08-05 | Beijing Information Science & Technology University | Method for measuring temperature of object using longitudinal mode output of short cavity fiber laser |
| CN103579896A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-02-12 | 西安理工大学 | 无移相器Pound-Drever-Hall激光稳频系统 |
| CN103579896B (zh) * | 2013-11-06 | 2016-06-29 | 西安理工大学 | 无移相器Pound-Drever-Hall激光稳频系统 |
| CN103929250A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-07-16 | 中国电子科技集团公司第三十四研究所 | 光纤相位补偿器及其使用方法 |
| CN103929250B (zh) * | 2014-04-28 | 2016-08-24 | 中国电子科技集团公司第三十四研究所 | 光纤相位补偿器及其使用方法 |
| CN107093839A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-08-25 | 西安域视光电科技有限公司 | 一种半导体激光器波长稳定系统和实现方法 |
| CN107093839B (zh) * | 2017-06-14 | 2024-04-09 | 西安炬光科技股份有限公司 | 一种半导体激光器波长稳定系统和实现方法 |
| CN109725320A (zh) * | 2017-10-27 | 2019-05-07 | 上海禾赛光电科技有限公司 | 一种激光雷达 |
| CN109725320B (zh) * | 2017-10-27 | 2020-12-29 | 上海禾赛光电科技有限公司 | 一种激光雷达 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101355231A (zh) | 一种单纵模激光器的稳频系统 | |
| CN101604815B (zh) | 一种控制脉冲激光建立时间的激光稳频方法 | |
| US7902927B2 (en) | System and method for modulating pressure in an alkali-vapor cell | |
| CN108551075B (zh) | 一种全光纤横模可切换的高阶模布里渊激光器 | |
| US10167445B2 (en) | Cell culture monitoring system with low power consumption | |
| US9350369B2 (en) | Quantum interference device, atomic oscillator, electronic device, and moving object | |
| US20180013384A1 (en) | Temperature-compensated crystal oscillator based on analog circuit | |
| CN104767114B (zh) | 基于光声效应稳定光泵气体THz激光器输出的方法 | |
| CN105186282A (zh) | 高稳频可调谐窄线宽激光器及使用方法 | |
| CN102801100B (zh) | 提高激光器输出频率稳定度的装置及具有该装置的激光器 | |
| CN110456375A (zh) | 一种高精度在线测量的测距系统 | |
| CN103368046B (zh) | 线偏振激光输出高功率光纤放大器及输出控制方法 | |
| CN107196181A (zh) | 一种无耦合系统的C‑mount封装半导体激光泵浦低阈值微片激光器及其控制方法 | |
| WO2019138795A1 (ja) | ガス検出器用光源、ガス検出器 | |
| CN105281184B (zh) | 能够控制气体压力和气体消耗量的气体激光振荡器 | |
| CN202840234U (zh) | 用于提高激光器短期稳定度的稳频装置 | |
| CN212112252U (zh) | 一种基于全国产化器件实现的激光器温控电路 | |
| CN203630534U (zh) | 一种基于fpga的cpt原子钟激光器的温度校准装置 | |
| CN204615150U (zh) | 基于双tec的低漂移激光器温控装置 | |
| CN102185246B (zh) | 一种单频光纤激光谐振腔 | |
| CN116254178A (zh) | 一种直插式qcm技术检测rna病毒的恒温控制装置 | |
| CN111817130B (zh) | 一种用于serf陀螺仪的泵浦激光稳频装置及方法 | |
| CN213845825U (zh) | 一种基于y型腔正交偏振激光器的一体化激光传感装置 | |
| CN111628408A (zh) | 一种半导体激光器的稳频系统 | |
| CN111459206B (zh) | 一种温度控制稳定装置及其控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090128 |