一种基于飞秒光频梳的激光腔衰荡气体光谱测量系统

摘要

基于飞秒光频梳的激光腔衰荡气体光谱测量系统，属于腔衰荡气体光谱测量领域，系统由腔衰荡光谱测量系统、测量用激光频率稳定系统和腔长稳定系统三部分组成，以飞秒脉冲激光器为频率基准，将测量用激光频率和腔长均可溯源至时间频率基准，从而实现高精度腔衰荡光谱测量。

主权项

一种基于飞秒光频梳的激光腔衰荡气体光谱测量系统，其特征在于，包括腔衰荡光谱测量系统、激光频率稳定系统和腔长稳定系统，其中：腔衰荡光谱测量系统包括外腔可调谐半导体激光器一(3)、声光调制器(4)、半透半反分光棱镜一(5)、谐振腔(6)、二向色镜(8)、光电二极管一(19)和计算机控制器(20)；其中外腔可调谐半导体激光器一(3)作为腔衰荡测量光源，其出射光经过声光调制器(4)后被半透半反分光棱镜一(5)分束，一束进入频率锁定与控制系统(22)进行频率控制，另一束从谐振腔(6)的一端进入，透射出谐振腔(6)的光经过二向色镜(8)反射后被光电二极管一(19)接收，计算机控制器(20)接收光电二极管一(19)采集的信号进行腔衰荡信号的拟合测量；激光频率稳定系统包括铯原子钟(2)、飞秒光频梳(1)和频率锁定与控制系统(22)；其中铯原子钟(2)与飞秒光频梳(1)连接，飞秒光频梳(1)作为频率基准，同频率锁定与控制系统(22)连接；腔长稳定系统包括外腔可调谐半导体激光器二(16)、电光调制器(12)、二分之一波片一(11)、二分之一波片二(13)、四分之一波片(9)、偏振分光棱镜(10)、光电二极管二(19)和PDH腔长控制系统(21)；其中外腔可调谐半导体激光器二(16)的出射光先将其频率调整至谐振腔(6)的谐振频率上，之后被半透半反分光棱镜二(15)分束，一束进入频率锁定与控制系统(22)进行频率控制；另一束先通过偏振片(14)和二分之一波片二(13)进行偏振方向控制，然后通过电光调制器(12)产生移频信号，再依次通过二分之一波片一(11)、偏振分光棱镜(10)和四分之一波片(9)，之后透过二向色镜(8)射向谐振腔(6)的另一端，产生的反射光被反射回偏光棱镜(10)，与从谐振腔(6)中透射出的谐振光在光电二极管二(18)处产生干涉信号，再将干涉信号送入PDH腔长控制系统(21)，利用PDH技术控制PZT的精确位移，从而实现腔长的精确控制。