CN108649421A - 基于塞曼效应的新型激光器稳频装置 - Google Patents

基于塞曼效应的新型激光器稳频装置 Download PDF

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陈兴豪
秦朝朝
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/1305—Feedback control systems

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Abstract

本发明公开了一种基于塞曼效应的新型激光器稳频装置，沿光线传输方向依次设有氦氖激光器、光隔离器、λ/4玻片和偏振分光棱镜，其中氦氖激光器设置于由线圈组成的磁场中，用于实现将氦氖激光器出射的线偏光分裂成一束左旋光和一束右旋光，偏振分光棱镜的一束分光入射至平衡探测器，偏振分光棱镜的另一束分光经45°半反镜入射至平衡探测器，相敏检波模块分别通过线路与氦氖激光器、平衡探测器和示波器相连。本发明高频率稳定度和高复现性。

Description

基于塞曼效应的新型激光器稳频装置
技术领域
本发明属于新型激光器的稳频技术领域，具体涉及一种基于塞曼效应的新型激光器稳频装置。
背景技术
当前广为流传的稳频方法有兰姆凹陷稳频、饱和吸收稳频、塞曼稳频及偏振光谱稳频，相对来说，每种稳频各有其优劣。兰姆凹陷稳频是最早的一种稳频方法，其相对频率稳定度只能达到10-7-10-8量级，而复现性也仅仅只有10-7-10-8量级；饱和吸收稳频以10-11~10-12的频率稳定度和10-11的高复现性成为了目前最为广泛的稳频方法，但其缺点也是因很明显，在频率调制的过程中会引入噪声，从而影响信噪比，并且长期的稳定度达不到要求；塞曼稳频的频率稳定性能达到标准，但是其复现性却只能停留于10-7~10-8量级，此精度已经远远不能满足于现代光学科研实验的要求；而偏振光谱稳频缺点便在于其线宽相对饱和吸收较宽。因此，研究出高信噪比、高频率稳定度和高复现性的激光稳频技术尤为重要。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种高信噪比、高频率稳定度和高复现性的基于塞曼效应的新型激光器稳频装置。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种基于塞曼效应的新型激光器稳频装置，其特征在于：沿光线传输方向依次设有氦氖激光器、光隔离器、λ/4玻片和偏振分光棱镜，其中氦氖激光器设置于由线圈组成的磁场中，用于实现将氦氖激光器出射的线偏光分裂成一束左旋光和一束右旋光，偏振分光棱镜的一束分光入射至平衡探测器，偏振分光棱镜的另一束分光经45°半反镜入射至平衡探测器，相敏检波模块分别通过线路与氦氖激光器、平衡探测器和示波器相连。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明利用塞曼分裂产生左旋光和右旋光，通过分别检测左旋光和右旋光的光谱通过相敏检波的负反馈信号即可恒定激光器的波长，并且可轻松解决传统激光器稳频技术中的低信噪比问题，具有当前稳频技术所不能达到的高频率稳定度和高复现性。
附图说明
图1是本发明的装置连接图；
图2是本发明的稳频原理图。
图中：1-氦氖激光器，2-磁场，3-光隔离器，4-λ/4玻片，5-偏振分光棱镜，6-45°半反镜，7-平衡探测器，8-相敏检波模块，9-示波器。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的具体内容。如图1所示，一种基于塞曼效应的新型激光器稳频装置，沿光线传输方向依次设有氦氖激光器1、光隔离器3、λ/4玻片4和偏振分光棱镜5，其中氦氖激光器1设置于由线圈组成的磁场2中，用于实现将氦氖激光器1出射的线偏光分裂成一束左旋光和一束右旋光，经过光隔离器3和λ/4玻片4使两束旋光变成线偏光，偏振分光棱镜5的一束分光入射至平衡探测器7，偏振分光棱镜5的另一束分光经45°半反镜6入射至平衡探测器7，相敏检波模块8分别通过线路与氦氖激光器1、平衡探测器7和示波器9相连。
本发明的具体运行过程为：打开氦氖激光器后，氦氖激光器出射的线偏光在磁场的作用下分裂成一束左旋光和一束右旋光，经过光隔离器进行保护后，再经λ/4玻片相夹45°使两束旋光变成线偏光，且出射光束的夹角为90°，即分别为P向和S向，经过偏振分光棱镜的一束分光入射至平衡探测器，偏振分光棱镜的另一束分光经45°半反镜入射至平衡探测器，平衡探测器分别接收偏振分光棱镜两个方向上的分量，并传输信号至示波器比较出左旋光和右旋光光强的大小，从而完成鉴频作用，以此输出功率之差值作为鉴频的误差信号，再通过伺服控制系统控制激光器腔长以对激光器的波长进行调谐，理论上频率稳定度可达10-11~10-13量级，复现性也至少可达到10-11量级，可以很好地满足当代光学科研要求。如图2所示，如果激光频率等于中心频率，左右旋光输出功率相等，光电接收器接收到直流信号，电子伺服系统无信号输出，激光频率保持不变，而若外界扰动使其频率大于标定中心频率的波长，通过输出负电流信号控制压电陶瓷伸缩以调制腔长，小于标定中心频率的波长时，同理，输出正电流信号控制压电陶瓷伸缩以调制腔长，从而调制波长至标定中心频率处。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (1)

1.基于塞曼效应的新型激光器稳频装置，其特征在于：沿光线传输方向依次设有氦氖激光器、光隔离器、λ/4玻片和偏振分光棱镜，其中氦氖激光器设置于由线圈组成的磁场中，用于实现将氦氖激光器出射的线偏光分裂成一束左旋光和一束右旋光，偏振分光棱镜的一束分光入射至平衡探测器，偏振分光棱镜的另一束分光经45°半反镜入射至平衡探测器，相敏检波模块分别通过线路与氦氖激光器、平衡探测器和示波器相连。
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Citations (5)

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