CN111628398A - 一种产生低噪声双频激光与光生微波的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产生低噪声双频激光与光生微波的装置，包括：泵浦激光模块，泵浦激光模块发射泵浦光束至激光腔模块，为激光腔模块提供出射激光所需的外部能源激励；激光腔模块，激光腔模块包括单块全反射激光腔和耦合棱镜，单块全反射激光腔通过耦合棱镜接收泵浦光束，生成双频激光光束；光电探测模块，对双频激光光束进行拍频，获得光生微波信号。本发明通过泵浦激光模块发射泵浦光束，入射到单块全反射激光腔中被激光腔的介质材料所吸收转换成激光所需的增益，发射两种非共面光学模式和两种频率的激光光束，进而获得双频激光光束，通过光电探测模块对双频激光光束的拍频，获得光生微波信号，产生很低相位噪声的双频激光光束和光生微波信号。

Description

一种产生低噪声双频激光与光生微波的装置

技术领域

本发明属于激光技术和微波技术领域，更具体地，涉及一种产生低噪 声双频激光与光生微波的装置。

背景技术

双频激光光源与光生微波信号在涉及激光干涉仪、激光雷达、微波通信 等领域有着广泛的应用。目前，该类型光源可以通过在单频光源基础上加 入频率转换光电元件获得，亦可在设计好的激光装置中直接产生双频的激 光。通常的双频激光装置主要包含光纤、半导体和固体激光器三种类型。 其中，双频光纤激光器可通过设计激光器中光纤光栅组件的滤波特性获得 双频激光，而半导体及固体激光器则可利用双折射现象分出路径不同、偏 振相互垂直的两个激光模式产生双频激光。这几种双频激光产生的方式虽 然能够具有较好的频率差调节性，但在实现方式上具有一定的复杂性，且 不能具备很低的双频激光噪声性能，因此，所产生的光生微波信号的相位 噪声性能也有一定局限性。

因此，如何实现产生低噪声双频激光和光生微波源成为亟待解决的技 术问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种产生低噪声双频激光与光生微波的装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种产生低噪声双频激光与光生微 波的装置，包括：泵浦激光模块，所述泵浦激光模块发射泵浦光束至激光 腔模块，为所述激光腔模块提供出射激光所需的外部能源激励；激光腔模 块，所述激光腔模块包括单块全反射激光腔和耦合棱镜，所述单块全反射 激光腔通过所述耦合棱镜接收所述泵浦光束，生成双频激光光束；光电探 测模块，对所述双频激光光束进行拍频，获得光生微波信号。

可选的，所述单块全反射激光腔采用带有增益特性的光学介质材料。

可选的，所述单块全反射激光腔具备圆偏振的非共面光学谐振模式。

可选的，所述单块全反射激光腔为为非共面腔体，包括腔体和多个不 平行的反射界面。

可选的，所述泵浦光束经过耦合棱镜进入所述单块全反射激光腔，被 所述腔体吸收转换为激光波长的增益后，发射两种光学谐振模式的光束， 所述两种光学谐振模式的光束经过多个反射界面的反射后，通过所述耦合 棱镜输出，获得双频激光光束。

可选的，所述多个不平行的反射界面提供全内反射。

可选的，所述圆偏振的非共面的光学谐振模式符合空间分配非对称的 拉盖尔高斯模式特性。

可选的，所述光电探测模块通过分光片接收所述耦合棱镜输出的双频 激光光束，并对所述双频激光光束进行拍频，生成光生微波信号。

可选的，所述产生低噪声双频激光与光生微波的装置还包括温度调谐 模块，所述温度调谐模块设置于所述单块全反射激光腔的上表面或下表面， 所述温度调谐模块对所述单块全反射激光腔内的温度进行检测与控制，以 便改变所述光学谐振模式的有效光程。

可选的，所述产生低噪声双频激光与光生微波的装置还包括压电调谐 模块，所述压电调谐模块设置于所述单块全反射激光腔的上表面或下表 面，用于使所述压电调谐模块的压电陶瓷对所述单块全反射激光腔腔体的 光学介质材料施加应力，改变所述光学介质材料的折射率，以便改变所述 光学谐振模式的有效光程。

本发明的有益效果在于：本发明的产生低噪声双频激光的装置通过泵 浦激光模块发射泵浦光束，通过耦合棱镜耦合进到单块全反射激光腔中被 激光腔的介质材料所吸收转换成激光波长的增益，发射两种非共面光学模 式和两种频率的激光光束，进而获得双频激光光束，通过光电探测模块对 双频激光光束的拍频，获得光生微波信号，由于两种模式两种频率的激光 光束具备共同或极为相近的非共面光程，因此双频激光之间享有同样或极 为相近的光程噪声，具备很低的相位噪声，相应的，光生微波信号也具有 很低的相位噪声，使得该装置能够产生很低相位噪声的双频激光光束和光 生微波信号，且具有简单、易用且结构紧凑稳定的特点。

本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中 的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附 图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于 解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的 上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在本发明示例性 实施方式中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的连接示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的单块全反射激光腔中拉盖尔高斯模式的频率示意图。

图3a和图3b示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光 与光生微波的装置的非对称的拉盖尔高斯模式理论计算示意例图。

图4a示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的第一光学谐振模式生成的单频激光光束的光场轮廓图。

图4b示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的第二光学谐振模式生成的单频激光光束的光场轮廓图。

图4c示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的第一光学谐振模式和第二光学谐振模式生成的双频激光光束的 光场轮廓图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的另两种光学谐振模式生成的双频激光光束的光场轮廓图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的第一光学谐振模式和第二光学谐振模式生成的双频激光光束的 光谱图图例。

图7示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的第一光学谐振模式和第二光学谐振模式生成的双频激光光束在 扫描FP干涉仪上的光谱图例。

图8示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的第一光学谐振模式和第二光学谐振模式生成的双频激光光束通 过拍频获得的微波信号频谱例。

附图标记说明：

1、泵浦激光模块；2、单块非共面激光腔；3、温度调谐模块；4、压 电调谐模块；5、泵浦光束；6、双频激光光束；7、耦合棱镜；8、分光片； 9、光电探测模块；201、入射耦合界面；202、第一反射界面；203、第二 反射界面；204、第三反射界面；601、第一双频输出光束；602、第二双频 输出光束II；701、入射棱镜全反射面；f₁、第一光学谐振模式的工作频率； f₂、第二光学谐振模式的工作频率；11、第一光学谐振模式；12、第二光学 谐振模式；13、第三光学谐振模式；14、第四光学谐振模式；15、第五光 学谐振模式；16、第六光学谐振模式。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示 了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不 应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发 明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术 人员。

根据本发明的一种产生低噪声双频激光与光生微波的装置，包括：泵 浦激光模块，泵浦激光模块发射泵浦光束至激光腔模块，为激光腔模块提 供出射激光所需的外部能源激励；激光腔模块，激光腔模块包括单块全反 射激光腔和耦合棱镜，单块全反射激光腔通过耦合棱镜接收泵浦光束，生 成双频激光光束；光电探测模块，对双频激光光束进行拍频，获得光生微 波信号。

具体的，泵浦激光模块用于发射和聚焦泵浦光束到耦合棱镜，通过倏 逝波耦合入射泵浦光到单块全反射激光腔的入射耦合界面，进入单块全反 射激光腔内被激光腔的光学介质材料所吸收转换成激光波长的增益，以实 现圆偏振双模式双频激光的发射，发射双模式双频激光，进而获得双频激 光光束，双频激光光束通过分光片输出至快速光电探测模块，通过拍频可 生成低相位噪声的光生微波信号。

泵浦光聚焦到靠近激光入射面的棱镜耦合面时，其光斑与双模式激光 模式光斑达到匹配条件，光波可耦合进腔体，通过控制泵浦激光模块的功 率，提供双模式双频模式出射激光所需的增益条件，耦合棱镜提供倏逝波 与全反射非共面腔进行光波耦合输入和输出。

根据示例性的实施方式，产生低噪声双频激光的装置通过泵浦激光模 块发射泵浦光束，通过耦合棱镜耦合进入单块全反射激光腔中被激光腔的 介质材料所吸收转换成激光波长的增益，发射两种非共面光学模式和两种 频率的激光光束，进而获得双频激光光束，通过光电探测模块对双频激光 光束的拍频，获得光生微波信号，由于两种模式两种频率的激光光束具备 共同或极为相近的非共面光程，因此双频激光之间享有同样或极为相近的 光程噪声，具备很低的相位噪声，相应的，光生微波信号也具有很低的相 位噪声，使得该装置无需使用额外的光学辅助元件，能够产生很低相位噪 声的双频激光光束，且具有简单、易用且结构紧凑稳定的特点及体积小、 重量轻和高性能的优势。

作为可选方案，单块全反射激光腔采用带有增益特性的光学介质材 料。

具体的，单块全反射激光腔采用带有增益特性的光学介质材料制备而 成，泵浦光束进入激光腔后被增益介质材料所吸收，产生能级上粒子数的 反转，即增益，进而激发发射两种频率的激光光束。

作为可选方案，单块全反射激光腔具备圆偏振的非共面的光学谐振模 式。

具体的，单块全反射激光腔，即单块非共面激光腔具备圆偏振的光学 谐振模式，每种光学谐振模式的光程不在同一个平面上。

作为可选方案，单块全反射激光腔为非共面腔体，包括腔体和多个不 平行的反射界面。

具体的，单块全反射激光腔为一种环形腔体结构，单块全反射激光腔 包括腔体和多个不平行的反射界面，这些反射界面可以提供全内反射，用 于产生非共面的光学谐振模式。

作为可选方案，泵浦光束经过耦合棱镜单块全反射激光腔，被腔体吸 收转换为激光波长的增益后，发射两种光学谐振模式的光束，两种光学谐 振模式的光束经过多个反射界面的反射后，通过耦合棱镜输出，获得双频 激光光束。

具体的，泵浦光束经过耦合棱镜的入射棱镜全反射面与单块全反射激 光腔的入射耦合界面进入单块全反射激光腔内，被腔体的光学介质材料吸 收转换为激光波长的增益后，发射两种空间上并存的光学谐振模式的光 束，两种光学谐振模式的光束在腔体中经过多个反射界面的反射后，最终 反射至单块全反射激光腔的入射耦合界面，从入射耦合界面通过倏逝波与 耦合棱镜的入射棱镜全反射面输出，进而获得双频激光光束。

由于该双模式双频激光由于具备共同或极为相近的光程，因此双频激 光之间享有同样或极为相近的光程噪声，具备很低的相位噪声，双频激光 光束除具备低噪声外还具备产生拍频低相噪微波信号的特征。

作为可选方案，多个不平行的反射界面提供全内反射。

作为可选方案，圆偏振的非共面的光学谐振模式符合空间分配非对称 的拉盖尔高斯模式特性。

具体的，单块全反射激光腔使得出射的光子在单块腔体内部通过光学 介质材料表面的全反射以及入射面的低损耗反射，实现具有非共面光程的 光学谐振模式，该模式具备支持空间非对称的拉盖尔高斯模式特性，能够 在激光产生时并存，使得具备不同谐振频率的两个模式在空间上能够不相 互竞争，而并行出射激光。

作为可选方案，光电探测模块通过分光片接收耦合棱镜输出的双频激 光光束，并对双频激光光束进行拍频，生成光生微波信号。

具体的，从耦合棱镜输出的双频激光光束经过分光片被分成两路，其 中一路为作为双频激光光束输出，另一路被光电探测模块接收，经过光电 探测模块的拍频，生成光生微波信号。

作为可选方案，产生低噪声双频激光与光生微波的装置还包括温度调 谐模块，温度调谐模块设置于单块全反射激光腔的上表面或下表面，温度 调谐模块对单块全反射激光腔内的温度进行检测与控制，以便改变光学谐 振模式的有效光程。

具体的，温度调谐模块能够对单块非共面的全反射激光腔的温度进行 检测与控制，通过腔体材料的热光和热膨胀现象改变光学谐振模式的有效 光程，实现出射双频激光的调谐及稳定性控制。

作为可选方案，产生低噪声双频激光与光生微波的装置还包括压电调 谐模块，压电调谐模块设置于单块全反射激光腔的上表面或下表面，用于 使压电调谐模块的压电陶瓷对腔体的光学介质材料施加应力，改变光学介 质材料的折射率，以便改变光学谐振模式的有效光程。

具体的，压电调谐模块能够对激光腔通过表面物理接触，使用压电调 谐模块的压电陶瓷对腔体的光学介质材料施加应力，改变光学介质材料的 折射率，以改变光学谐振模式的有效光程，实现对出射双频激光的调谐。

具体的，使用光波的极低损耗全内反射以及可选的入射界面，入射界 面采用镀膜面，能够高反射，使得光学模式具备很低的损耗，即很高的光 学品质因子，高品质因子的激光腔体及单块腔体的抗振动等噪声性能，具 备低噪声的激光出射特点。

实施例一

图1示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的连接示意图。

如图1所示，该一种产生低噪声双频激光与光生微波的装置，包括： 泵浦激光模块1，泵浦激光模块1发射泵浦光束5至激光腔模块，为激光腔 模块提供出射激光所需的外部能源激励；激光腔模块，激光腔模块包括单 块全反射激光腔2和耦合棱镜7，单块全反射激光腔2通过耦合棱镜7接收 泵浦光束，生成双频激光光束6；光电探测模块9，对双频激光光束6进行 拍频，获得光生微波信号。

例如，泵浦激光模块1输出808nm的连续泵浦光束5，可以为单模或 多模激光光束。单块全反射激光腔2，即单块非共面激光腔2为单块Nd:YAG非共面激光晶体腔，尺寸在3mm×8mm×12mm左右，掺钕浓度约 为1％，201为入射界面，采用镀膜面，镀膜特征为在808nm波长处为低反 射、在1064出光波长处为高反射。

首先，调整泵浦激光模块1的输出功率到200mW，以保证达到单块非 共面激光腔2基模出光的数十mW阈值条件。控制聚焦透镜，使得泵浦光 束5聚焦到耦合棱镜7，进入入射棱镜全反射面701与单块非共面激光腔2 的入射耦合界面201的中心处，入射角度约为30°，且面上光腰直径约为 200微米。

其中，单块全反射激光腔2采用带有增益特性的光学介质材料。

例如采用钇铝石榴石(Nd:YAG)材料。

其中，单块全反射激光腔2具备圆偏振的非共面的光学谐振模式。

其中，单块全反射激光腔2为非共面腔体，包括腔体和多个不平行的 反射界面。

其中，泵浦光束经过耦合棱镜进入单块全反射激光腔，被腔体吸收转 换为激光波长的增益后，发射两种光学谐振模式的光束，两种光学谐振模 式的光束经过多个反射界面的反射后，通过耦合棱镜输出，获得双频激光 光束。

例如，泵浦激光模块1出射泵浦光束5到耦合棱镜7，通过入射棱镜全 反射面701与单块非共面激光腔2的入射耦合界面201，进入单块非共面激 光腔2后被腔体吸收产生增益，满足阈值条件后，单块非共面激光腔2出 射双频激光光束6。

通过观察出射光的光斑和亮度，当泵浦光束5与设计在中心处的基模 光程有较好的空间重合匹配时，折射到单块非共面激光腔2中的泵浦光束5 被材料所吸收，使得钕离子的四能级结构产生粒子数反转现象产生增益， 又由于非共面光程采用了晶体内的低损耗全内反射现象及入射界面的高反 射，光学谐振模式具备低的损耗，很容易满足增益大于模式的损耗，及满 足泵浦功率大于阈值条件，单块非共面激光腔2则产生激光高斯基模光束。

单块非共面激光腔2的内部产生激光的光学谐振模式具有非共面的特 征。光束入射到入射耦合界面201时产生低损耗的反射，随后反射光束继 续传播到第一反射界面202，由于此时在该面光束入射角大于从YAG晶体 到空气材料界面全内反射所需的临界角，因此光束产生近乎无损耗的全内 反射现象。随后，反射光束经过第二反射界面203及第三反射界面204时 均满足产生全内反射的条件，反射回入射耦合界面201的光刚好与初始光 束重合并满足光学谐振的相位条件。值得一提的是，该非共面环形腔体通 常需要额外的磁场，使得顺时针和逆时针的两个模式产生损耗差，利用模 式竞争获得单频稳定出光。

其中，多个不平行的反射界面提供全内反射。

其中，圆偏振的非共面的光学谐振模式符合空间分配非对称的拉盖尔 高斯模式特性。

其中，光电探测模块9通过分光片8接收耦合棱镜7输出的双频激光 光束6，并对双频激光光束进行拍频，生成光生微波信号。

其中，产生低噪声双频激光与光生微波的装置还包括温度调谐模块3， 温度调谐模块3设置于单块全反射激光腔2的上表面或下表面，温度调谐 模块3对单块全反射激光腔2内的温度进行检测与控制，以便改变光学谐 振模式的有效光程。

其中，产生低噪声双频激光与光生微波的装置还包括压电调谐模块4， 压电调谐模块4设置于单块全反射激光腔2的上表面或下表面，用于使压 电调谐模块4的压电陶瓷对单块全反射激光腔腔体的光学介质材料施加应 力，改变光学介质材料的折射率，以便改变光学谐振模式的有效光程。

其中，产生低噪声双频激光与光生微波的装置还包括分光片8，双频 激光光束6经过分光片8被分成两路双频激光光束，其中一路为第一双频 输出光束601，另一路为第二双频输出光束602，第二双频输出光束602被 光电探测模块接收，经过拍频，生成光生微波信号。

图2示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的单块全反射激光腔中拉盖尔高斯模式的频率示意图。

如图2所示，该全反射激光腔具备多种光学谐振模式，如第一光学谐振 模式11、第二光学谐振模式12、第三光学谐振模式13、第四光学谐振模式 14、第五光学谐振模式15、第六光学谐振模式16，且各种模式可具备彼此 相同或不同的模式频率。当第一光学谐振模式11和第二光学谐振模式12 同时达到出射激光条件，且彼此之间由于在空间上光场分布上不产生明细 的模式时，可同时产生激光，即产生第一光学谐振模式的工作频率f₁和第 二光学谐振模式的工作频率f₂的双频光束。

通过将泵浦光束5偏离基模出光在入射耦合界面201的所需位置约数 十微米以上时，当进入光学介质材料中的泵浦光束5与非共面激光腔2中 两个具有不同频率f₁和f₂的第一光学谐振模式11和第二光学谐振模式12 达到较好的空间匹配条件时，其提供的增益可使得两个模式同时出光，获 得双频率激光光束6输出。由于该单块全反射激光腔模式具备较小的损 耗，及较高的品质因子，因此出射激光具有很窄的线宽。同时，考虑到两 种光学谐振模式在腔体中享有共同或近乎相同的光程，因此两束激光具备 共模的噪声特性，相干性很高。

图3a和图3b示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光 与光生微波的装置的非对称的拉盖尔高斯模式理论计算示意例图。

非共面环形光学模式在横向分布上呈现拉盖尔高斯的光场分布特征，以 LG_p,l模为例模场分布满足以下公式：

其中

为广义拉盖尔多项式，p和l分别为径向和角向的模数，w₀为光 束的光腰半径。而每个拉盖尔高斯模式则可看成为一组厄米高斯的简并合 成。在具备非共面环形光程的腔体中，该拉盖尔高斯模式在空间上可呈现 非对称性分布，可等效看成分解后的厄米高斯组成在功率上出现不匹配。 如图3a和图3b所示，为

两个模式空间分布不对称时的计算示例图。

图4a示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的第一光学谐振模式生成的单频激光光束的光场轮廓图。图4b示 出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微波的装置的 第二光学谐振模式生成的单频激光光束的光场轮廓图。图4c示出了根据本 发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微波的装置的第一光学谐 振模式和第二光学谐振模式生成的双频激光光束的光场轮廓图。

在实验中，采用镀膜面代替耦合棱镜和全反射激光腔的入射耦合界面， 如图4a、图4b和图4c所示，分别为实验中所观察到的第一光学谐振模式 和第二光学谐振模式产生激光出射时单频激光光束的轮廓图和两种光学谐 振模式的双频激光光束，从中可观测到与图3类似的非对称空间分布。利 用该空间分布的不对称性，适当优化泵浦光束与出光光束的空间重合度， 可使得两个模式在不相互竞争的情况下同时产生激光，获得双频激光输出。

图5示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的另两种光学谐振模式生成的双频激光光束的光场轮廓图。

在实验中，采用镀膜面代替耦合棱镜和全反射激光腔的入射耦合界面， 如图5所示，为两种光学谐振模式生成的双频激光光束的激光轮廓图，该 光束包含了两种拉盖尔高斯光束的简并。

图6示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的第一光学谐振模式和第二光学谐振模式生成的双频激光光束的 光谱图图例。图7示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光 与光生微波的装置的第一光学谐振模式和第二光学谐振模式生成的双频激 光光束在扫描FP干涉仪上的光谱图例。

在实验中，采用镀膜面代替耦合棱镜和全反射激光腔的入射耦合界面， 如图6所示，横坐标表示波长，单位为纳米，纵坐标表示功率，单位为分 贝毫伏，为利用本发明的装置实际产生的第一光学谐振模式和第二光学谐 振模式生成的双频激光光束的光谱图图例，两个频率出光对应着光谱图上 的两个不同波长位置的峰，其间距约为0.026nm；通过自由光谱范围10GHz 的扫描法布里-珀罗干涉仪对该光束进行高分辨率检测，可看出第一光学谐 振模式的工作频率f₁和f₂、第二光学谐振模式的工作频率f₂的间距约为 7GHz，如图7所示，横坐标表示时间，单位为秒，纵坐标表示扫描FP干 涉仪上的信号，单位为伏。

图8示出了根据本发明的一个实施例的产生低噪声双频激光与光生微 波的装置的第一光学谐振模式和第二光学谐振模式生成的双频激光光束通 过拍频获得的微波信号频谱图例。

在实验中，采用镀膜面代替耦合棱镜和全反射激光腔的入射耦合界面， 如图8所示，横坐标表示功率，单位为分贝毫伏，纵坐标表示频率，单位 为Hz，为利用高速光电探测器和频谱分析仪观察双频拍频产生的微波信号 频谱图，从图中可以看出中心频率位于6.9GHz的拍频信号具有很窄的拍频 线宽，可达到10Hz以内。实验中获得的最佳微波拍频信号中心频率在 8.2GHz，测得达到-118dBc@10kHz的低相位噪声。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性 的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精 神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显 而易见的。

Claims (10)

1.一种产生低噪声双频激光与光生微波的装置，其特征在于，包括：

泵浦激光模块，所述泵浦激光模块发射泵浦光束至激光腔模块，为所述激光腔模块提供出射激光所需的外部能源激励；

激光腔模块，所述激光腔模块包括单块全反射激光腔和耦合棱镜，所述单块全反射激光腔通过所述耦合棱镜接收所述泵浦光束，生成双频激光光束；

光电探测模块，对所述双频激光光束进行拍频，获得光生微波信号。

2.根据权利要求1所述的产生低噪声双频激光与光生微波的装置，其特征在于，所述单块全反射激光腔采用带有增益特性的光学介质材料。

3.根据权利要求2所述的产生低噪声双频激光与光生微波的装置，其特征在于，所述单块全反射激光腔具备圆偏振的非共面光学谐振模式。

4.根据权利要求3所述的产生低噪声双频激光与光生微波的装置，其特征在于，所述单块全反射激光腔为非共面腔体，包括腔体和多个不平行的反射界面。

5.根据权利要求4所述的产生低噪声双频激光与光生微波的装置，其特征在于，所述泵浦光束经过耦合棱镜进入所述单块全反射激光腔，被所述腔体吸收转换为激光波长的增益后，发射两种光学谐振模式的光束，所述两种光学谐振模式的光束经过多个反射界面的反射后，通过所述耦合棱镜输出，获得双频激光光束。

6.根据权利要求4所述的产生低噪声双频激光与光生微波的装置，其特征在于，所述多个不平行的反射界面提供全内反射。

7.根据权利要求3所述的产生低噪声双频激光与光生微波的装置，其特征在于，所述圆偏振的非共面的光学谐振模式符合空间分配非对称的拉盖尔高斯模式特性。

8.根据权利要求1所述的产生低噪声双频激光与光生微波的装置，其特征在于，所述光电探测模块通过分光片接收所述耦合棱镜输出的双频激光光束，并对所述双频激光光束进行拍频，生成光生微波信号。

9.根据权利要求1所述的产生低噪声双频激光与光生微波的装置，其特征在于，所述产生低噪声双频激光与光生微波的装置还包括温度调谐模块，所述温度调谐模块设置于所述单块全反射激光腔的上表面或下表面，所述温度调谐模块对所述单块全反射激光腔内的温度进行检测与控制，以便改变光学谐振模式的有效光程。

10.根据权利要求1所述的产生低噪声双频激光与光生微波的装置，其特征在于，所述产生低噪声双频激光与光生微波的装置还包括压电调谐模块，所述压电调谐模块设置于所述单块全反射激光腔的上表面或下表面，用于使所述压电调谐模块的压电陶瓷对所述单块全反射激光腔腔体的光学介质材料施加应力，改变所述光学介质材料的折射率，以便改变光学谐振模式的有效光程。

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