基于腔长热调节的双纵模激光器复合稳频方法与装置

摘要

基于腔长热调节的双纵模激光器复合稳频方法与装置属于激光应用技术领域；本发明提出了一种锁频/稳频一体化的方法，其双纵模激光器有功率平衡型稳频模式和偏频锁定型稳频模式两种工作模式，并以电热薄膜作为温度控制的执行器；当处于功率平衡型稳频模式时，控制系统以激光器的两个纵模光的功率差作为反馈信号，当处于频锁定型稳频模式时，控制系统以激光器输出光束与外部高稳定度参考光束的频差作为反馈信号；两种稳频模式结合各自对应的反馈信号，根据控制算法来实现激光器的稳频。

主权项

一种基于腔长热调节的双纵模激光器复合稳频方法，其特征是该方法有功率平衡型稳频模式和偏频锁定型稳频模式两种工作模式，该方法的实现包括以下步骤；(1)测量双纵模激光器所处的环境温度T0，根据环境温度T0设定最终预热控制温度Tset；(2)开启双纵模激光器电源，激光器进入预热过程，缠绕在激光器内部激光管上的电热器件对激光管进行加热，使其温度趋近热控制温度Tset，此时激光管输出激光为偏振方向相互正交的两个纵模光，两纵模光的频率分别为v1和v2，激光器进入工作模式选择阶段；(3)若选择功率平衡型稳频模式，测量激光器输出两个纵模光的光功率P1和P2，并求出两功率之差ΔP，取ΔP作为闭环反馈信号，结合稳频控制算法，调节电热器件中的电流，通过改变激光管的温度而改变谐振腔长度，进而调节激光纵模频率，使得两纵模激光频率关于增益曲线中心频率对称，光功率差ΔP趋近于零；(4)当光功率差ΔP＝0时，则电热薄膜中的电流恒定，两纵模光频率稳定的对称分布于增益曲线中心频率两侧，两纵模光频率都得到稳定；(5)若选择偏频锁定型稳频模式，取激光管输出光束中的一个纵模光作为调节光束，其频率为v1，取一个外来稳频光束作为参考光束，其中心频率为vro，测量两个光束的频率差值，记为Δv，其中Δv＝|v1‑vro|；(6)将光频率差值Δv与预先设定的偏频参考值Δvset求差，结合锁频控制算法，调节电热器件中的电流，通过改变激光管的温度而改变谐振腔长度，进而调节激光纵模频率，使双纵模激光器输出激光的频率差Δv趋于Δvset；(7)当Δv＝Δvset时，则电热薄膜中电流恒定，双纵模激光器输出光的频率得到了稳定。