本發(fā)明屬于激光器，具體涉及一種可調(diào)諧激光器絕對頻率校準方法，還涉及一種可調(diào)諧激光器絕對頻率校準系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、可調(diào)諧激光器可以輸出頻率隨時間連續(xù)變化的窄線寬激光，利用這一特性可以制作可調(diào)諧激光器光譜儀?？烧{(diào)諧激光器光譜儀的分辨率遠高于光柵光譜儀，在精密測量領(lǐng)域有重要作用。

2、可調(diào)諧激光器光譜儀在具體實現(xiàn)上，將一臺可調(diào)諧激光器輸入到待檢測的器件中，在激光器的頻率隨時間調(diào)諧時，被檢測器件的透射或反射信號會隨時間變化，這個隨時間變化的信號就反應(yīng)了器件與頻率有關(guān)的響應(yīng)，也就是器件的透射或反射光譜。而將隨時間變化的信號轉(zhuǎn)化為光譜的關(guān)鍵就在于對可調(diào)諧激光器輸出頻率進行校準。在相對頻率校準上，光纖不等臂干涉儀等裝置的使用可以將激光器的相對頻率提高到mhz量級。然而，在絕對頻率校準上，仍需要一種高精度低成本的方案。

3、目前主流的方案都是使用窄線寬的光纖激光器作為頻率標準激光器進行絕對頻率校準。通過檢測可調(diào)諧激光器與頻率標準激光器的拍頻信號，可以獲取可調(diào)諧激光器的絕對頻率。而頻率標準激光器的頻率需要依靠系統(tǒng)內(nèi)的波長計測得。商業(yè)上常見的波長計頻率精度為200mhz，頻率精度較低。此外，該方案需引入窄線寬光纖激光器，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，體積大。

4、本發(fā)明通過原子蒸氣的飽和吸收譜進行可調(diào)諧激光器絕對頻率校準，頻率精度高。系統(tǒng)不需要引入額外激光器，系統(tǒng)簡單，成本低，結(jié)構(gòu)緊湊。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的是提供一種可調(diào)諧激光器絕對頻率校準方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中可調(diào)諧激光器絕對頻率校準方法精度較低的不足。

2、本發(fā)明的第二目的是提供一種可調(diào)諧激光器絕對頻率校準系統(tǒng)。

3、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

4、一種可調(diào)諧激光器絕對頻率校準方法，包括以下步驟：

5、s1、選擇飽和吸收波長在目標可調(diào)諧激光器頻率調(diào)諧范圍內(nèi)的元素；

6、s2、讓可調(diào)諧激光器輸出的激光穿過含有所述元素的原子蒸氣氣室使原子被激發(fā)并發(fā)生飽和吸收，采集原子蒸氣氣室原子蒸氣飽和吸收后的輸出信號；

7、s3、對所述輸出信號進行數(shù)據(jù)分析，得到可調(diào)諧激光器的頻率信號；

8、s4、用所述頻率信號對可調(diào)諧激光器絕對頻率進行校準。

9、本發(fā)明中，所述元素包括mg、se、ir、b、sb、bi、be、v、cu、ag、na、lu、pd、ni、rh、re、ba、tl、hf、fe、mo、co、sc、ru、al、yb、ti、er、mn、mn、ga、la、u、gd、nd、w、nb、in、y、ho、tm、dy、ca、cr、os、tb、eu、sr、zr、sm、li、k、rb、cs中的一種。

10、由于原子蒸氣的飽和吸收波長主要集中在可見光波段，無法完成紅外波段的可調(diào)諧激光器相對頻率校準，為了解決該技術(shù)問題，本發(fā)明中，所述可調(diào)諧激光器調(diào)諧頻率在紅外波段時，對可調(diào)諧激光器的輸出波長進行倍頻處理，將波長轉(zhuǎn)換到可見光范圍后進入原子蒸氣氣室進行飽和吸收。

11、本發(fā)明根據(jù)可調(diào)諧激光器調(diào)諧頻率不同，對可調(diào)諧激光器的輸出波長進行了不同的處理方式。具體地，s1還包括：s11、判斷可調(diào)諧激光器的調(diào)諧頻率范圍；當調(diào)諧頻率在紫外和可見光波段時，則按s2執(zhí)行；當調(diào)諧頻率在紅外波段時，則對可調(diào)諧激光器的輸出波長進行倍頻處理，然后再執(zhí)行s2。

12、本發(fā)明中，s3包括以下步驟：

13、s31、根據(jù)原子蒸氣飽和吸收的輸出信號，得到原子飽和吸收波長；

14、s32、根據(jù)原子飽和吸收波長與可調(diào)諧激光器的輸出波長之間的關(guān)系，得到可調(diào)諧激光器的頻率信號。

15、進一步地，s31具體過程如下：根據(jù)原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊的輸出信號，找到信號極值處有多普勒展寬的原子吸收譜信號，與飽和吸收圖譜形狀進行對比，找到飽和吸收峰，得到飽和吸收峰對應(yīng)的波長，即為原子飽和吸收波長。

16、進一步地，所述原子飽和吸收波長通過對多個飽和吸收峰對應(yīng)的波長與飽和吸收峰對應(yīng)時刻t進行線性擬合得到。

17、進一步地，s3中所述可調(diào)諧激光器的頻率信號為可調(diào)諧激光器的輸出頻率。

18、本發(fā)明中，所述原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊包括分光棱鏡、原子蒸氣氣室、反射鏡和光電探測器；所述原子蒸氣氣室設(shè)置于分光棱鏡和反射鏡之間；

19、所述分光棱鏡用于接收可調(diào)諧激光器發(fā)出的激光并進行分光處理；所述原子蒸氣氣室用于供所述分光棱鏡處理的激光穿過；所述反射鏡用于接收穿過所述原子蒸氣氣室的激光，并進行反射沿反方向穿過所述原子蒸氣氣室；所述光電探測器用于接收反向穿過所述原子蒸氣氣室的激光并進行光電信號轉(zhuǎn)換。

20、本發(fā)明中，所述原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊還包括光學(xué)隔離器，所述光學(xué)隔離器設(shè)置于可調(diào)諧激光器和分光棱鏡之間。

21、本發(fā)明可以做以下改進，所述分光棱鏡為偏振分光棱鏡。

22、進一步地，所述原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊還包括1/4波片，所述1/4波片設(shè)置于偏振分光棱鏡和原子蒸氣氣室之間。

23、一種可調(diào)諧激光器絕對頻率校準系統(tǒng)，包括原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊、信號采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊；所述原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊接收目標可調(diào)諧激光器輸出的激光進行原子蒸氣飽和吸收譜測量，并輸出信號；所述信號采集模塊采集所述原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊的輸出信號并傳遞給所述數(shù)據(jù)分析模塊，所述數(shù)據(jù)分析模塊對所述輸出信號進行分析得到原子飽和吸收波長，然后處理得到目標可調(diào)諧激光器的頻率信號。

24、本發(fā)明中，所述原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊包括分光棱鏡、原子蒸氣氣室、反射鏡和光電探測器；所述原子蒸氣氣室設(shè)置于分光棱鏡和反射鏡之間；

25、所述分光棱鏡用于接收可調(diào)諧激光器發(fā)出的激光并進行分光處理；所述原子蒸氣氣室用于供所述分光棱鏡處理的激光穿過；所述反射鏡用于接收穿過所述原子蒸氣氣室的激光，并進行反射沿反方向穿過所述原子蒸氣氣室；所述光電探測器用于接收反向穿過所述原子蒸氣氣室的激光并進行光電信號轉(zhuǎn)換。

26、本發(fā)明中，所述原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊還包括光學(xué)隔離器，所述光學(xué)隔離器設(shè)置于可調(diào)諧激光器和分光棱鏡之間。

27、本發(fā)明可以做以下改進，所述分光棱鏡為偏振分光棱鏡。

28、進一步地，所述原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊還包括1/4波片，所述1/4波片設(shè)置于偏振分光棱鏡和原子蒸氣氣室之間。通過這樣設(shè)置，可以將信號強度提升四倍，提高系統(tǒng)信噪比。

29、本發(fā)明中，所述可調(diào)諧激光器絕對頻率校準系統(tǒng)還包括倍頻模塊，所述倍頻模塊活動設(shè)置于可調(diào)諧激光器和原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊之間，且可進行倍頻處理和非倍頻處理切換。通過增加倍頻模塊，可以用于對中紅外可調(diào)諧激光器進行絕對頻率校準。

30、進一步地，所述倍頻模塊包括光功率放大器和非線性晶體。

31、進一步地，所述非線性晶體包括bbo非線性晶體、lbo非線性晶體、ppln周期極化非線性晶體、ppkdp周期極化非線性晶體和波導(dǎo)中的一種。

32、本發(fā)明中，所述信號采集模塊包括示波器和采集卡，所述數(shù)據(jù)分析模塊包括算法處理器。

33、本發(fā)明具有以下有益效果：

34、(1)本發(fā)明可調(diào)諧激光器絕對頻率校準方法利用原子蒸氣飽和吸收后的輸出信號進行數(shù)據(jù)分析，得到可調(diào)諧激光器的頻率信號，對可調(diào)諧激光器的絕對頻率進行校準，該方法精度高，無需依賴復(fù)雜的校準系統(tǒng)。

35、(2)本發(fā)明可調(diào)諧激光器絕對頻率校準方法利用原子蒸氣飽和吸收譜的窄線寬和無多普勒頻移的特性，進行紫外、可見光波段以及中紅外波段可調(diào)諧激光器的絕對頻率校準，從飽和吸收圖譜中找到飽和吸收峰相應(yīng)時刻的原子飽和吸收波長，即可得到可調(diào)諧激光器的輸出波長，從而實現(xiàn)對絕對頻率的校準。

36、(3)本發(fā)明可調(diào)諧激光器絕對頻率校準系統(tǒng)，通過原子蒸氣飽和吸收譜測量模塊測定可調(diào)諧激光器輸出激光的原子蒸氣飽和吸收譜進行絕對頻率校準，頻率精度高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。