CN203607670U - 一种可提高半导体激光器稳频性能的激光功率稳定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种可提高半导体激光器稳频性能的激光功率稳定装置，半导体激光器发出的激光经过声光调制器调制移频后，通过激光分束镜片分为两路，一路入射到PDH稳频光路控制半导体激光器，另一路入射光电探测器，光电探测器的输出信号与基准电压一起经过差分放大器后输入到比例积分电路，比例积分电路的输出端连接压控衰减器，对射频信号源发出的射频信号的幅度进行控制，压控衰减器的输出经功率放大器反馈至声光调制器。本实用新型能够使稳频激光的功率稳定度提高，消除频率稳定性噪声。
Description
技术领域
本发明属于精密激光光谱和精密计量领域，具体涉及半导体激光器稳频中的激光功率稳定装置。
背景技术
高稳定窄线宽可调谐半导体激光器是高分辨光谱学、光纤通信及激光冷却原子等领域中不可缺少的工具，以及在高科技产品开发中得到日益广泛的应用。
光学F-P腔的位相调制光外差稳频，即PDH（Pound–Drever–Hall）稳频技术，是八十年代后期发展起来的半导体激光频率稳定技术，它是利用光学谐振F-P腔的共振频率作为参考频率标参考，该项技术的原理是将激光通过射频电光相位调制后，利用F-P腔的共振特性和光外差拍频技术，得到一次微分并且具有鉴频特性的色散型曲线，通过反馈系统来控制激光的腔长和激光器电流，进而改变激光的频率，从而将激光频率锁定在光学谐振腔的共振频率上。采用该技术锁定激光器的频率稳定性受限于主要受限于光学腔腔长变化，及快速探测器的噪声，同时稳频激光功率的波动也会引起锁频后频率的细微波动，但是激光器功率波动所引起的频率稳定性噪声往往被忽略。为了消除因激光功率波动所引起激光频率噪声，本实用新型提出一种设计，采用主动式压控衰减PI锁定控制声光调制器信号源的输入幅度，从而使稳频激光的功率稳定度提高，最终消除其引起的频率稳定性噪声。而且该发明可以广泛应用于其它类型的激光稳频及精密光谱探测中。
发明内容
为了消除因激光功率波动所引起激光频率噪声，本发明提出一种激光功率稳定装置，能够使稳频激光的功率稳定度提高，消除频率稳定性噪声。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括声光调制器、PDH稳频光路、激光分束镜片、基准电压源、比例积分电路、射频信号源、压控衰减器、差分放大器、功率放大器和光电探测器。
半导体激光器发出的激光经过声光调制器调制移频后，通过激光分束镜片分为两路，一路入射到PDH稳频光路控制半导体激光器，另一路入射光电探测器，光电探测器的输出信号与基准电压一起经过差分放大器后输入到比例积分电路，比例积分电路的输出端连接压控衰减器，对射频信号源发出的射频信号的幅度进行控制，压控衰减器的输出经功率放大器反馈至声光调制器。
所述声光调制器的工作中心频率为200MHz；激光分束镜片在可见光波段透过率为10％；差分放大器和比例积分放大器输出最大电压为5伏；压控衰减器的工作频率范围为DC-2.5GHz，最大输入功率为13dBm；射频功率放大器放大率为34dB，最大输入功率为-3dBm。
本发明的有益效果是：采用主动式压控衰减PI锁定控制声光调制器信号源的输入幅度，从而使稳频激光的功率稳定度提高，最终消除其引起的频率稳定性噪声，可以广泛应用于其它类型的激光稳频及精密光谱探测中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明的目的在于消除因锁频激光功率波动所引起的频率稳定性噪声，提供了一套可以通过主动式压控衰减PI锁定控制声光调制器（AOM）信号源的输入幅度的装置，最终消除其引起的频率稳定性噪声，该发明装置可以广泛应用于高分辨光谱学、光纤通信及激光冷却原子等领域中。为了达到以上目的，本发明采取的技术方案如下：
一种可消除因激光功率波动所引起的频率稳定性噪声的实验装置，包括声光调制器，PDH稳频光路，激光分束镜片，基准电压源，比例积分电路，射频信号源，压控衰减器，差分放大器，功率放大器，光电探测器。所述激光是需要稳频的半导体激光器产生，激光器经过声光调制器调制移频后，通过激光分束镜片后，一部分用于激光功率稳定，一部分用于PDH稳频光路，光电探测器接收到激光的波动信号后，与基准电压一起经过差分放大器后输入到比例积分放大控制压控衰减器，实现通过主动控制射频信号的幅度实现功率的稳定，从而消除因激光功率波动所引起的频率稳定性噪声。
上述各器件的技术参数为：声光调制器的工作中心频率为200MHz；激光分束镜片在可见光波段透过率约为10％；产生误差信号的差分放大器和比例积分放大器输出最大电压为5伏；压控衰减器的工作频率范围为DC-2.5GHz，最大输入功率为13dBm；射频功率放大器放大率为34dB，最大输入功率为-3dBm；比例积分实现锁定后，通过光电探测器监视十分钟功率波动小于0.5‰；通过激光功率稳定装置后，利用PDH技术稳频后的半导体激光器瞬时半线宽从190Hz优化为170Hz。
举例来说，本发明的工作过程是：激光器发出的激光经过中心频率为200MHz声光调制器调制移频后，通过在可见光波段透过率约为10％激光分束镜片。射频信号源输出频率为200MHz，幅度为-2dBm。射频功率放大器放大率为34dB，最大输入功率为-3dBm。功率约为50微瓦的激光打入快速光电探测器上，经放大后输出直流电压信号为4.2伏。将该直流电压信号与4.2伏的基准电压输入到差分放大器。处理后的电压信号即为激光功率波动的误差信号，该信号输入到比例积分放大器得到补偿放大信号，再将其通过压控衰减器主动控射频信号的幅度大小，从而间接实现对激光功率波动的实时补偿，达到对激光功率稳定的目的。实验观察十分钟，激光功率波动小于0.5‰。经过激光功率稳定装置后，利用PDH技术稳频后的半导体激光器瞬时半线宽从190Hz优化到170Hz。
参考图1，本发明包括：声光调制器1，PDH稳频光路2，透过率为10％激光分束镜片3，基准电压4，比例积分放大电路5，射频信号发生器6，压控衰减器7，差分放大器8，功率放大器9，快速光电探测器10。
Claims (2)
1.一种可提高半导体激光器稳频性能的激光功率稳定装置，包括声光调制器、PDH稳频光路、激光分束镜片、基准电压源、比例积分电路、射频信号源、压控衰减器、差分放大器、功率放大器和光电探测器，其特征在于：半导体激光器发出的激光经过声光调制器调制移频后，通过激光分束镜片分为两路，一路入射到PDH稳频光路控制半导体激光器，另一路入射光电探测器，光电探测器的输出信号与基准电压一起经过差分放大器后输入到比例积分电路，比例积分电路的输出端连接压控衰减器，对射频信号源发出的射频信号的幅度进行控制，压控衰减器的输出经功率放大器反馈至声光调制器。
2.根据权利要求1所述的可提高半导体激光器稳频性能的激光功率稳定装置，其特征在于：所述声光调制器的工作中心频率为200MHz；激光分束镜片在可见光波段透过率为10％；差分放大器和比例积分放大器输出最大电压为5伏；压控衰减器的工作频率范围为DC-2.5GHz，最大输入功率为13dBm；射频功率放大器放大率为34dB，最大输入功率为-3dBm。
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