專(zhuān)利名稱(chēng)：微處理器控制的原子分子穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器及穩(wěn)頻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻，特別涉及微處理器控制的原子分子穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器。
背景技術(shù)：
在一些窄帶濾光的光學(xué)系統(tǒng)，如采用原子濾光的開(kāi)放空間激光通信及激光遙感等應(yīng)用領(lǐng)域中，要求發(fā)射激光器的輸出波長(zhǎng)與接收原子濾光器的透射波長(zhǎng)保持長(zhǎng)期的一致性?，F(xiàn)有激光器，如光柵反饋半導(dǎo)體能比較容易的實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)諧，以達(dá)到輸出波長(zhǎng)與接收原子濾光器一致，但是其波長(zhǎng)會(huì)隨著環(huán)境因素而變化，不能保證發(fā)射端長(zhǎng)期穩(wěn)定的與接收端建立信道聯(lián)通，使系統(tǒng)不能長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作。
現(xiàn)有的光柵反饋半導(dǎo)體激光器采用光柵作為頻率基準(zhǔn)的光反饋穩(wěn)頻措施，較容易獲得波長(zhǎng)可調(diào)諧以及窄線(xiàn)寬的激光輸出，短期頻率穩(wěn)定性較好，但光柵基準(zhǔn)本身容易受環(huán)境溫度和震動(dòng)等影響，會(huì)發(fā)生基準(zhǔn)頻率變化，導(dǎo)致其輸出波長(zhǎng)的變化和漂移。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，通常需要在光柵反饋半導(dǎo)體激光器的基礎(chǔ)上，再增加穩(wěn)定的原子分子頻率基準(zhǔn)源，通過(guò)差分或鎖相的模擬電路反饋穩(wěn)頻措施，將激光頻率鎖定在原子分子躍遷頻率基準(zhǔn)上，以滿(mǎn)足應(yīng)用要求。但是，這種模擬的電子控制穩(wěn)頻方式的控制范圍有限，特別是不能自動(dòng)地進(jìn)入工作，而且，當(dāng)環(huán)境變化導(dǎo)致激光狀態(tài)脫鎖時(shí)，又不能自動(dòng)恢復(fù)鎖定狀態(tài)。從而使這種穩(wěn)頻激光器不符合長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微處理器控制的原子分子穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，以及該激光器的穩(wěn)頻方法，采用微處理器對(duì)鑒頻信號(hào)進(jìn)行分析，調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器的電流、光柵和溫度，進(jìn)行頻率搜索和優(yōu)化，并鎖定在頻率基準(zhǔn)源的穩(wěn)頻點(diǎn)上，能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)整，如果環(huán)境條件變化造成頻率脫鎖，能自動(dòng)恢復(fù)穩(wěn)頻，使穩(wěn)頻激光器能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，滿(mǎn)足了許多工程應(yīng)用的要求。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案(1)結(jié)構(gòu)組成一種微處理器控制的原子分子穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，包含光柵反饋半導(dǎo)體激光器和電反饋穩(wěn)頻控制器兩部分。
光柵反饋半導(dǎo)體激光器是現(xiàn)有產(chǎn)品，包括光學(xué)單元和電子控制單元兩部分；其中光學(xué)單元由半導(dǎo)體激光器、光柵組件和恒溫組件組成；電子控制單元由電流驅(qū)動(dòng)器、電壓驅(qū)動(dòng)器和恒溫控制器組成。
電反饋穩(wěn)頻控制器采用微處理器控制方式，包含部分反射鏡、頻率基準(zhǔn)源、光電探測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、存儲(chǔ)器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器；其中頻率基準(zhǔn)源是原子分子泡或原子濾光器等以原子分子躍遷譜線(xiàn)為基準(zhǔn)的頻率參考源。部分反射鏡傾斜放置于光柵反饋半導(dǎo)體激光器輸出的激光光路中，在部分反射鏡的反射光路中依次放置頻率基準(zhǔn)源和光電探測(cè)器，光電探測(cè)器輸出的鑒頻信號(hào)連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)連接到微處理器，微處理器將接收到的鑒頻信號(hào)進(jìn)行分析，給出電流驅(qū)動(dòng)器電流、電壓驅(qū)動(dòng)器電壓以及恒溫控制器溫度的數(shù)字信號(hào)，分別送到第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后再分別與電流驅(qū)動(dòng)器、電壓驅(qū)動(dòng)器和恒溫控制器的輸入端連接，存儲(chǔ)器與微處理器連接。
(2)參數(shù)選取鑒頻曲線(xiàn)的形式如圖2所示，不同類(lèi)型的頻率基準(zhǔn)源所得到的鑒頻曲線(xiàn)不是上凸就是下凹的，只要在光電探測(cè)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間加一級(jí)反相器，就可以將下凹型鑒頻曲線(xiàn)和上凸型鑒頻曲線(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。激光穩(wěn)頻的措施就是將激光頻率鎖定在鑒頻曲線(xiàn)的某一位置，選擇最多的是鑒頻曲線(xiàn)的極大值或極小值點(diǎn)。
當(dāng)激光頻率不在鑒頻曲線(xiàn)的頻率范圍內(nèi)時(shí)，光電探測(cè)器上沒(méi)有信號(hào)，只有噪聲。在頻率搜索過(guò)程中，判別激光頻率是否在鑒頻曲線(xiàn)的頻率范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)是光電探測(cè)器上的信號(hào)是否達(dá)到判別閾值C，C的取值要比噪聲高。在頻率鎖定過(guò)程中，判別激光頻率是否在鑒頻曲線(xiàn)極大值的標(biāo)準(zhǔn)是光電探測(cè)器上的信號(hào)變化是否超過(guò)誤差范圍ΔP＝(1-a％)Pmax，ΔP的取值越小，穩(wěn)頻精度越高。
(3)穩(wěn)頻方法微處理器從模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收到的鑒頻信號(hào)進(jìn)行分析，并給出電流驅(qū)動(dòng)器電流、電壓驅(qū)動(dòng)器電壓以及恒溫控制器溫度數(shù)字信號(hào)，微處理器對(duì)數(shù)據(jù)的處理方法包括開(kāi)機(jī)、頻率搜索、頻率優(yōu)化、頻率鎖定和關(guān)機(jī)五個(gè)程序模塊開(kāi)機(jī)程序模塊從存儲(chǔ)器讀取有無(wú)存放成功穩(wěn)頻的參數(shù)，如果有，程序讀取存放的數(shù)據(jù)參數(shù)電流驅(qū)動(dòng)器電流I、電壓驅(qū)動(dòng)器電壓V以及恒溫控制器的設(shè)置溫度T的數(shù)字信號(hào)，并分別傳輸給第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器，等到系統(tǒng)穩(wěn)定后，進(jìn)入“頻率優(yōu)化”程序模塊；如果沒(méi)有，進(jìn)入“頻率搜索”程序模塊。
頻率搜索程序模塊在允許的范圍內(nèi)掃描I、V、T，尋找滿(mǎn)足鑒頻曲線(xiàn)要求的激光頻率。方法是I每掃描完成一個(gè)周期，V變化一個(gè)步進(jìn)單位，至V掃描完成一個(gè)周期，T變化一個(gè)步進(jìn)單位，在整個(gè)掃描過(guò)程中，I每改變一個(gè)步進(jìn)單位，微處理器對(duì)鑒頻信號(hào)強(qiáng)度P進(jìn)行采集，并與判別閾值C進(jìn)行比較，如果P＞C，停止掃描，進(jìn)入“頻率優(yōu)化”程序模塊，否則繼續(xù)循環(huán)掃描。
頻率優(yōu)化程序模塊通過(guò)調(diào)節(jié)I，將激光頻率調(diào)到頻率基準(zhǔn)源鑒頻曲線(xiàn)的極大值Pmax。
頻率鎖定程序模塊定時(shí)檢查鑒頻信號(hào)強(qiáng)度，如果發(fā)現(xiàn)頻率偏移超過(guò)預(yù)設(shè)值，進(jìn)入“頻率優(yōu)化”程序模塊，進(jìn)行頻率優(yōu)化調(diào)節(jié)，使激光頻率鎖定在鑒頻曲線(xiàn)的極大值。方法是每間隔一段時(shí)間采集一次鑒頻信號(hào)強(qiáng)度P，并與a％Pmax比較，如果P＜a％Pmax進(jìn)入“頻率優(yōu)化”程序模塊；如果P≥a％Pmax，間隔一段時(shí)間后再次采集鑒頻信號(hào)強(qiáng)度P并與a％Pmax進(jìn)行比較，如此反復(fù)不停的進(jìn)行。
關(guān)機(jī)程序模塊當(dāng)發(fā)出關(guān)機(jī)中斷指令時(shí)，將I、V、T參數(shù)保存到存儲(chǔ)器，并逐漸減小I和V直到零，最后關(guān)閉系統(tǒng)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果是利用原子分子譜線(xiàn)作為頻率基準(zhǔn)源，采用微處理進(jìn)行信號(hào)處理和反饋控制，可自動(dòng)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器的電流、光柵和溫度，進(jìn)行頻率搜索和優(yōu)化，并將激光頻率鎖定在頻率基準(zhǔn)源的穩(wěn)頻點(diǎn)上，能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)整，使激光頻率長(zhǎng)期穩(wěn)定、無(wú)漂移。如果環(huán)境條件變化造成頻率脫鎖，能自動(dòng)恢復(fù)穩(wěn)頻，使穩(wěn)頻激光器能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，滿(mǎn)足了許多工程應(yīng)用的要求。


圖1為微處理器控制的原子分子穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)組成。
其中1光柵反饋半導(dǎo)體激光器，2電反饋穩(wěn)頻控制器，101電流驅(qū)動(dòng)器，102電壓驅(qū)動(dòng)器，103恒溫控制器，201微處理器，202數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，203第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，204第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，205第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器，206模數(shù)轉(zhuǎn)換器，207光電探測(cè)器，208頻率基準(zhǔn)源，209部分反射鏡。
圖2為頻率基準(zhǔn)源的鑒頻曲線(xiàn)。
其中301上凸型鑒頻曲線(xiàn)，302下凹型鑒頻曲線(xiàn)。
圖3為開(kāi)機(jī)程序模塊。
圖4為頻率搜索程序模塊。
圖5為頻率優(yōu)化程序模塊。
圖6頻率鎖定程序模塊。
圖7為關(guān)機(jī)程序模塊
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
(1)結(jié)構(gòu)組成由圖1可知，一種微處理器控制的原子分子穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，由光柵反饋半導(dǎo)體激光器1和電反饋穩(wěn)頻控制器2兩部分組成。
光柵反饋半導(dǎo)體激光器1是現(xiàn)有產(chǎn)品，包括光學(xué)單元和電子控制單元兩部分，其中光學(xué)單元由半導(dǎo)體激光器、光柵組件和恒溫組件組成；電子控制單元包含給半導(dǎo)體激光器供電的電流驅(qū)動(dòng)器101，給光柵組件中的壓電晶體供電的電壓驅(qū)動(dòng)器102，以及調(diào)節(jié)恒溫組件溫度的恒溫控制器103。
電反饋穩(wěn)頻控制器2采用微處理器201控制方式，部分反射鏡209傾斜放置于光柵反饋半導(dǎo)體激光器1輸出的激光光路中，在部分反射鏡209的反射光路中依次放置頻率基準(zhǔn)源208和光電探測(cè)器207，光電探測(cè)器207輸出的鑒頻信號(hào)連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器206，模數(shù)轉(zhuǎn)換器206輸出的數(shù)字信號(hào)連接到微處理器201，微處理器201將接收到的鑒頻信號(hào)進(jìn)行分析，給出電流驅(qū)動(dòng)器101電流、電壓驅(qū)動(dòng)器102電壓以及恒溫控制器103溫度的數(shù)字信號(hào)，分別送到第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器203、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器204和第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器205，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后再分別與電流驅(qū)動(dòng)器101、電壓驅(qū)動(dòng)器102和恒溫控制器103的輸入端連接，存儲(chǔ)器202與微處理器201連接，用于存儲(chǔ)需要掉電保存的參數(shù)I、V、T。
(2)參數(shù)選取鑒頻信號(hào)的形式如圖2所示，不同類(lèi)型的頻率基準(zhǔn)源所得到的鑒頻曲線(xiàn)不是上凸就是下凹的，只要在光電探測(cè)器207和模數(shù)轉(zhuǎn)換器206之間加一級(jí)反相器，就可以將下凹型鑒頻曲線(xiàn)302和上凸型鑒頻曲線(xiàn)301相互轉(zhuǎn)換。激光穩(wěn)頻的措施就是將激光頻率鎖定在鑒頻曲線(xiàn)的某一位置，選擇最多的是鑒頻曲線(xiàn)的極大值或極小值點(diǎn)。
當(dāng)激光頻率不在鑒頻曲線(xiàn)的頻率范圍內(nèi)時(shí)，光電探測(cè)器207上沒(méi)有信號(hào)，只有噪聲。在頻率搜索過(guò)程中，判別激光頻率是否在鑒頻曲線(xiàn)的頻率范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)是光電探測(cè)器207上的信號(hào)是否達(dá)到判別閾值C，C的取值要比噪聲高。在頻率鎖定過(guò)程中，判別激光頻率是否在鑒頻曲線(xiàn)極大值的標(biāo)準(zhǔn)是光電探測(cè)器207上的信號(hào)變化是否超過(guò)誤差范圍ΔP＝(1-a％)Pmax，ΔP的取值越小，穩(wěn)頻精度越高。
(3)穩(wěn)頻方法微處理器控制的原子分子穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)頻方法為微處理器(201)從模數(shù)轉(zhuǎn)換器(206)接收到的鑒頻信號(hào)進(jìn)行分析，并給出電流驅(qū)動(dòng)器(101)電流、電壓驅(qū)動(dòng)器(102)電壓以及恒溫控制器(103)溫度數(shù)字信號(hào)。微處理器(201)對(duì)數(shù)據(jù)的處理方法包括開(kāi)機(jī)、頻率搜索、頻率優(yōu)化、頻率鎖定和關(guān)機(jī)五個(gè)程序模塊“開(kāi)機(jī)”程序模塊從存儲(chǔ)器202讀取有無(wú)存放成功穩(wěn)頻的參數(shù)，如果有，讀取存放的數(shù)據(jù)參數(shù)電流驅(qū)動(dòng)器101電流I、電壓驅(qū)動(dòng)器102電壓V以及恒溫控制器103的設(shè)置溫度T，將參數(shù)分別送給第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器203、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器204和第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器205，使半導(dǎo)體激光器的電流驅(qū)動(dòng)器101、電壓驅(qū)動(dòng)器102和恒溫控制器103工作在上次運(yùn)行的狀態(tài)，等到系統(tǒng)穩(wěn)定后，進(jìn)入“頻率優(yōu)化”程序模塊；如果存儲(chǔ)器202沒(méi)有存放成功穩(wěn)頻的參數(shù)，進(jìn)入“頻率搜索”程序模塊。
“頻率搜索”程序模塊(A)“頻率搜索”程序模塊的作用是在I、V、T允許的范圍內(nèi)，對(duì)光柵反饋半導(dǎo)體激光器1輸出的激光頻率進(jìn)行掃描，尋找滿(mǎn)足鑒頻曲線(xiàn)要求的I、V、T值。(B)“頻率搜索”程序模塊的過(guò)程是讀取預(yù)設(shè)參數(shù)電流掃描最大值Imax和最小值Imin、電壓掃描最大值Vmax和最小值Vmin、溫度掃描最大值Tmax和最小值Tmin，從初始值Imin、Vmin和Tmin開(kāi)始掃描，電流I按步進(jìn)單位Istep逐漸增大至Imax后，再逐漸減小至Imin，為電流掃描的一個(gè)周期，電流每掃描一個(gè)周期，電壓V增加一個(gè)步進(jìn)單位Vstep，當(dāng)電壓V逐漸增大至Vmax后，再逐漸減小至Vmin，為電壓掃描的一個(gè)周期，電壓V每掃描一個(gè)周期，溫度T增加一個(gè)步進(jìn)單位Tstep，當(dāng)溫度T逐漸增大至Tmax后，再逐漸減小至Tmin，為溫度掃描的一個(gè)周期，為了使激光器內(nèi)溫度平衡，溫度T每調(diào)節(jié)一個(gè)步進(jìn)單位，需等待3～5分鐘后，再進(jìn)行下一步動(dòng)作。在掃描過(guò)程中，光柵反饋穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器1的輸出激光頻率會(huì)隨著I、V、T參量的掃描而變化，I每變動(dòng)一個(gè)步進(jìn)單位，微處理器201就通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器206對(duì)鑒頻信號(hào)強(qiáng)度P進(jìn)行數(shù)據(jù)采集一次，然后檢查P是否大于預(yù)設(shè)判別閾值C，如果P≤C，則認(rèn)為激光頻率與頻率基準(zhǔn)源不吻合，I繼續(xù)變動(dòng)一個(gè)步進(jìn)單位，然后重復(fù)上述過(guò)程；如果P＞C，則認(rèn)為激光頻率與頻率基準(zhǔn)源吻合，停止掃描，程序進(jìn)入“頻率優(yōu)化”程序模塊。如果I、V、T掃描完整個(gè)范圍后仍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)滿(mǎn)足條件的鑒頻信號(hào)，則返回“頻率搜索”程序模塊起點(diǎn)，重新循環(huán)。
“頻率優(yōu)化”程序模塊(A)“頻率優(yōu)化”程序模塊的作用是通過(guò)調(diào)節(jié)I，將激光頻率調(diào)到頻率基準(zhǔn)源208鑒頻曲線(xiàn)的極大值。(B)“頻率優(yōu)化”程序模塊的過(guò)程是采集鑒頻信號(hào)強(qiáng)度Pi，然后與判別閾值C進(jìn)行比較，如果鑒頻信號(hào)強(qiáng)度Pi＜C，則認(rèn)為激光頻率脫鎖，程序轉(zhuǎn)到“頻率搜索”程序模塊，否則I增加一步，再采集鑒頻信號(hào)強(qiáng)度Pi+1，比較Pi和Pi+1的大小，如果Pi+1＞Pi，就繼續(xù)循環(huán)增加I和采集鑒頻信號(hào)強(qiáng)度，在此期間電流I每增加一步，都要檢查一下I是否超出最大電流Imax，如果電流超出Imax，就停止循環(huán)，并將當(dāng)前的Pi值記為Pmax；如果Pi+1＜Pi就I減小一步，再采集鑒頻信號(hào)強(qiáng)度Pi-1，比較Pi+1和Pi-1的大小，如果Pi-1＞Pi+1，就繼續(xù)循環(huán)減小I和采集鑒頻信號(hào)強(qiáng)度，在此期間電流I每減小一步，都要檢查一下I是否超出最小電流Imin，如果電流超出Imin，就停止循環(huán)，并將當(dāng)前的Pi+1值記為Pmax；如果Pi-1＜Pi+1將當(dāng)前值Pi-1記為Pmax。不論上述哪一種途徑，只要得到Pmax，就認(rèn)為激光頻率工作在鑒頻曲線(xiàn)的極大值點(diǎn)，激光器的電流I就工作在與Pmax對(duì)應(yīng)的值，則程序進(jìn)入“頻率鎖定”程序模塊。上述的鑒頻信號(hào)強(qiáng)度P、Pi、Pi+1、Pi-1對(duì)應(yīng)的是同一物理量，只因涉及數(shù)據(jù)比較，特以不同的下標(biāo)來(lái)加以區(qū)分。
“頻率鎖定”程序模塊每間隔一段時(shí)間采集一次鑒頻信號(hào)強(qiáng)度Pi，檢查Pi與預(yù)設(shè)值a％Pmax的大小，如果Pi＜a％Pmax就認(rèn)為激光頻率偏離，則進(jìn)入“頻率優(yōu)化”程序模塊；如果Pi≥a％Pmax則認(rèn)為激光頻率穩(wěn)定，返回本程序模塊起點(diǎn)。
“關(guān)機(jī)”程序模塊當(dāng)發(fā)出關(guān)機(jī)中斷指令時(shí)，無(wú)論在執(zhí)行上述的哪一程序模塊，程序都將停止運(yùn)行，然后將本次運(yùn)行的I、V、T參數(shù)保存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器202，作為下一次開(kāi)機(jī)時(shí)的初始參數(shù)，然后逐漸減小I和V直到零，最后關(guān)閉系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種微處理器控制的原子分子穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，由光柵反饋半導(dǎo)體激光器(1)和電反饋穩(wěn)頻控制器(2)兩部分組成；光柵反饋半導(dǎo)體激光器(1)包含半導(dǎo)體激光器、光柵組件和恒溫組件、電流驅(qū)動(dòng)器(101)、電壓驅(qū)動(dòng)器(102)和恒溫控制器(103)；電反饋穩(wěn)頻控制器(2)包含部分反射鏡(209)、頻率基準(zhǔn)源(208)、光電探測(cè)器(207)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(206)、微處理器(201)、存儲(chǔ)器(202)、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(203)、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器(204)和第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器(205)；其特征在于，部分反射鏡(209)傾斜放置于光柵反饋半導(dǎo)體激光器(1)輸出的激光光路中，在部分反射鏡(209)的反射光路中依次放置頻率基準(zhǔn)源(208)和光電探測(cè)器(207)，光電探測(cè)器(207)輸出的鑒頻信號(hào)連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(206)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(206)輸出的數(shù)字信號(hào)連接到微處理器(201)，微處理器(201)將接收到的鑒頻信號(hào)進(jìn)行分析，給出電流驅(qū)動(dòng)器(101)電流、電壓驅(qū)動(dòng)器(102)電壓以及恒溫控制器(103)溫度的數(shù)字信號(hào)，分別送到第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(203)、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器(204)和第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器(205)，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后再分別與電流驅(qū)動(dòng)器(101)、電壓驅(qū)動(dòng)器(102)和恒溫控制器(103)的輸入端連接，存儲(chǔ)器(202)與微處理器(201)連接。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的一種微處理器控制的原子分子穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)頻方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a、開(kāi)機(jī)步驟，b、頻率搜索步驟，c、頻率優(yōu)化步驟，d、頻率鎖定步驟，e、關(guān)機(jī)步驟；其中，開(kāi)機(jī)步驟a為a1、如果存儲(chǔ)器(202)有成功穩(wěn)頻的參數(shù)，就讀取存放的數(shù)據(jù)，b1、將電流驅(qū)動(dòng)器(101)電流I、電壓驅(qū)動(dòng)器(102)電壓V以及恒溫控制器(103)的設(shè)置溫度T，并分別傳輸給第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(203)、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器(204)和第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器(205)，c1、等溫度平衡后，進(jìn)入頻率優(yōu)化步驟，d1、如果沒(méi)有成功穩(wěn)頻的參數(shù)，進(jìn)入頻率搜索步驟；頻率搜索步驟b為在光柵反饋半導(dǎo)體激光器(1)允許的范圍內(nèi)掃描I、V、T，I每掃描完成一個(gè)周期，V變化一個(gè)步進(jìn)單位，至V掃描完成一個(gè)周期，T變化一個(gè)步進(jìn)單位，在整個(gè)掃描過(guò)程中，I每改變一個(gè)步進(jìn)單位，微處理器(201)對(duì)鑒頻信號(hào)強(qiáng)度P進(jìn)行采集，并與判別閾值C進(jìn)行比較，如果P＞C，程序進(jìn)入頻率優(yōu)化步驟，否則繼續(xù)循環(huán)掃描；頻率優(yōu)化步驟c為a3、若P＜C，程序進(jìn)入頻率搜索步驟，b3、若P＞C，I增加一個(gè)步進(jìn)單位，c3、讀取鑒頻信號(hào)強(qiáng)度P，d3、如果P增大，I增加一個(gè)步進(jìn)單位，跳轉(zhuǎn)到步驟c3，e3、如果P減小，I減小一個(gè)步進(jìn)單位，f3、讀取鑒頻信號(hào)強(qiáng)度P，g3、如果P增大，I減小一個(gè)步進(jìn)單位，跳轉(zhuǎn)到步驟f3，h3、如果P減小，進(jìn)入頻率鎖定步驟；頻率鎖定步驟d為a4、采集鑒頻信號(hào)強(qiáng)度P，b4、如果P＜a％Pmax進(jìn)入頻率優(yōu)化步驟，否則跳轉(zhuǎn)到步驟a4；關(guān)機(jī)步驟e為當(dāng)發(fā)出關(guān)機(jī)中斷指令時(shí)，將I、V、T參數(shù)保存到存儲(chǔ)器(202)，并逐漸減小I和V直到零，關(guān)閉系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微處理器控制的原子分子穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，以及該激光器的穩(wěn)頻方法，涉及半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻，包含電流驅(qū)動(dòng)器(101)、電壓驅(qū)動(dòng)器(102)、恒溫控制器(103)、部分反射鏡(209)、頻率基準(zhǔn)源(208)、光電探測(cè)器(207)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(206)、微處理器(201)、存儲(chǔ)器(202)和三個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(203)(204)(205)。本發(fā)明通過(guò)微處理器控制(201)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器的電流、光柵和溫度，能自動(dòng)進(jìn)行頻率搜索、優(yōu)化并鎖定在頻率基準(zhǔn)源的極值點(diǎn)上，并在環(huán)境條件變化造成頻率脫鎖時(shí)，能自動(dòng)恢復(fù)穩(wěn)頻，使穩(wěn)頻激光器能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，滿(mǎn)足了許多工程應(yīng)用的要求。
文檔編號(hào)H01S5/0687GK1805229SQ20051001981
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日
發(fā)明者李發(fā)泉, 王玉平, 程學(xué)武, 戴陽(yáng), 王嘉珉, 龔順生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所