一種激光穩(wěn)頻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及激光器領(lǐng)域，特別涉及一種激光穩(wěn)頻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著激光器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，對激光器輸出頻率的穩(wěn)定度要求越來越高。但目前絕大多數(shù)激光器都會存在頻率漂移的問題。
[0003]—般而言，激光器存在的頻率漂移，是由于諧振腔的等價腔長的漂移變化所引起的，而諧振腔的等價腔長受到多種因素的影響，難以完全消除。因此，需要通過其他方式對激光器的輸出頻率進行穩(wěn)頻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決高精度的激光穩(wěn)頻問題，本發(fā)明實施例提供了一種激光穩(wěn)頻裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明實施例提供了一種激光穩(wěn)頻裝置，所述裝置包括光粒子模塊、短穩(wěn)模塊和長穩(wěn)模塊；
[0006]所述光粒子模塊包括:用于產(chǎn)生激光信號的激光管、用于對所述激光信號進行頻率調(diào)制的光頻調(diào)制單元、用于供所述光頻調(diào)制單元的調(diào)制后的激光信號通過的諧振腔、用于對通過所述諧振腔后的激光信號進行光電檢測得到第一光檢信號的第一光檢單元、根據(jù)所述第一光檢信號輸出糾偏信號的伺服單元、用于采用所述糾偏信號調(diào)整所述激光管輸出的激光信號的頻率的壓電控制單元，所述光頻調(diào)制單元、所述諧振腔和所述第一光檢單元依次設(shè)置在所述激光信號的光路上；
[0007]所述短穩(wěn)模塊包括:設(shè)置在所述激光管輸出的激光信號的光路上的第一分光單元、設(shè)置在所述第一分光單元獲取到的激光信號的光路上的第二分光單元、用于對所述第二分光單元分出的激光信號中的一路激光信號進行調(diào)制的無源腔、用于對經(jīng)過所述無源腔調(diào)制的激光信號和另一路激光信號進行光電檢測得到兩路第二光檢信號的第二光檢單元、用于對所述兩路第二光檢信號進行鎖頻處理并輸出所述第一穩(wěn)頻信號的譜線斜率調(diào)節(jié)單元；
[0008]所述長穩(wěn)模塊包括:設(shè)置在所述第二分光單元分出的一路激光信號的光路上的第三分光單元、用于對所述第二分光單元分出的激光信號中的一路轉(zhuǎn)換為第三光檢信號的第三光檢單元、用于輸出兩路調(diào)制信號的信號調(diào)制單元、用于采用所述兩路調(diào)制信號其中的一路與所述第三光檢信號進行相位檢測得到鑒相信號的鑒相單元、用于對另一路所述調(diào)制信號進行分頻處理的分頻器、采用分頻處理后的信號與另一路所述調(diào)制信號的三次導數(shù)信號進行鑒頻得到鑒頻信號的鑒頻單元、用于將所述鑒相信號和所述鑒頻信號合成為第二穩(wěn)頻信號輸出到所述壓電控制單元的輸出單元。
[0009]優(yōu)選地，所述光粒子模塊還包括用于從所述激光管產(chǎn)生的激光信號中濾除特定頻率的激光信號的第一吸收室，所述第一吸收室設(shè)置在所述激光管和所述光頻調(diào)制單元之間的光路上。
[0010]進一步地，所述光粒子模塊還包括用于從經(jīng)過所述光頻調(diào)制單元調(diào)制后的激光信號中濾除特定頻率的激光信號的第二吸收室，所述第二吸收室設(shè)置在所述光頻調(diào)制單元和所述第一光檢單元之間的光路上。
[0011]進一步地，所述光頻調(diào)制單元包括處理單元、直接數(shù)字式頻率合成器和微波射頻單元，所述處理單元分別與所述直接數(shù)字式頻率合成器及所述伺服單元電連接，所述直接數(shù)字式頻率合成器與所述微波射頻單元電連接。
[0012]優(yōu)選地，所述第一分光單元、第二分光單元和第三分光單元均為分光片。
[0013]優(yōu)選地，所述第一光電檢測單元和第三光檢單元均為光電池。
[0014]可選地，所述第二光檢單元包括分別設(shè)置在所述無源腔和所述譜線斜率調(diào)節(jié)單元之間以及所述激光管和所述譜線斜率調(diào)節(jié)單元之間的兩個光電池。
[0015]優(yōu)選地，所述壓電控制單元為壓電晶體驅(qū)動器。
[0016]優(yōu)選地，所述譜線斜率調(diào)節(jié)單元包括高速運算放大器和補償單元，所述高速運算放大器接收所述第二光檢單元輸出的所述第二光檢信號并進行差分放大運算，所述補償單元根據(jù)運算后的差值產(chǎn)生所述第一穩(wěn)頻信號。
[0017]優(yōu)選地，所述分頻器的分頻比為1/3。
[0018]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:通過光粒子模塊內(nèi)的伺服單元產(chǎn)生的糾偏信號通過壓電控制單元調(diào)整激光管輸出的激光信號的頻率，光粒子模塊是基于原子躍迀頻率進行糾偏的，所以可以保證激光管的輸出鎖定在原子躍迀頻率的一定范圍內(nèi)；短穩(wěn)模塊內(nèi)的譜線斜率調(diào)節(jié)單元向光粒子模塊反饋第一穩(wěn)頻信號以調(diào)整激光管輸出的激光信號的頻率，由于第一穩(wěn)頻信號是基于鑒頻斜率產(chǎn)生的，因此可以保證激光信號的短期穩(wěn)定度；長穩(wěn)模塊向光粒子模塊反饋第二穩(wěn)頻信號以調(diào)整激光管輸出的激光信號的頻率，第二穩(wěn)頻信號是基于調(diào)整信號的三次導數(shù)鑒頻產(chǎn)生的，因此可以保證激光信號的長期穩(wěn)定度;本申請同時通過上述三種方式同時對激光管進行調(diào)節(jié)，以獲得頻率穩(wěn)定的激光信號。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種激光穩(wěn)頻裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明實施例提供的原子譜線圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實施例提供的原子譜線圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0024]本發(fā)明實施例提供了一種激光穩(wěn)頻裝置，如圖1所示，該裝置包括光粒子模塊10、短穩(wěn)模塊20和長穩(wěn)模塊30，光粒子模塊10輸出激光信號，短穩(wěn)模塊20接收激光信號并向光粒子模塊10反饋第一穩(wěn)頻信號，長穩(wěn)模塊30接收激光信號并向光粒子模塊10反饋第二穩(wěn)頻信號。
[0025]光粒子模塊10包括:用于產(chǎn)生激光信號的激光管11、用于對激光信號進行頻率調(diào)制的光頻調(diào)制單元13、用于供光頻調(diào)制單元13的調(diào)制后的激光信號通過的諧振腔、用于對通過諧振腔后的激光信號進行光電檢測得到第一光檢信號的第一光檢單元23、根據(jù)所述第一光檢信號輸出糾偏信號的伺服單元16、用于根據(jù)糾偏信號、第一穩(wěn)頻信號和第二穩(wěn)頻信號調(diào)整激光管11輸出的激光信號的頻率的壓電控制單元17，光頻調(diào)制單元13、諧振腔和第一光檢單元15以此設(shè)置在激光信號的光路上，伺服單元16分別與第一光檢單元15及壓電控制單元17電連接，壓電控制單元17與激光管11電連接。
[0026]短穩(wěn)模塊20包括:設(shè)置在激光管11輸出的激光信號的光路上的第一分光單元23、設(shè)置在第一分光單元23獲取到的激光信號的光路上的第二分光單元、用于對兩路激光信號中的一路激光信號進行調(diào)制的無源腔21、用于將經(jīng)過無源腔21調(diào)整的激光信號和未經(jīng)過無源腔21調(diào)整的激光信號分別轉(zhuǎn)換為第二光檢信號的第二光檢單元23、用于對第二光檢信號進行鎖頻處理并輸出第一穩(wěn)頻信號的譜線斜率調(diào)節(jié)單元24，譜線斜率調(diào)節(jié)單元24分別與第二光檢單元22和壓電控制單元17電連接。
[0027]長穩(wěn)模塊30包括:設(shè)置在所述第二分光單元25分出的一路激光信號的光路上的第三分光單元37、用于對第三分光單元37分出的激光信號中的一路轉(zhuǎn)換為第三光檢信號的第三光檢單元31、用于輸出兩路調(diào)制信號的信號調(diào)制單元33、用于采用兩路調(diào)制信號其中的一路與第三光檢信號進行相位檢測得到鑒相信號的鑒相單元、用于對兩路調(diào)制信號其中的一路調(diào)制信號進行分頻處理的分頻器34、鑒相單元32接收兩路調(diào)制信號其中的另一路調(diào)制信號，還包括采用分頻處理后的信號與另一路調(diào)制信號的三次導數(shù)信號進行鑒頻得到鑒頻信號的鑒頻單元35、用于將鑒相信號和鑒頻信號合成為第二穩(wěn)頻信號輸出到壓電控制單元17的輸出單元36，鑒相單元32分別與第三光檢單元31、信號調(diào)制單元33和輸出單元36電連接，分頻器34分別與信號調(diào)制單元33和鑒頻單元35電連接，輸出單元36分別與鑒頻單元35及壓電控制單元17電連接。
[0028]本發(fā)明實施例通過光粒子模塊內(nèi)的伺服單元產(chǎn)生的糾偏信號通過壓電控制單元調(diào)整激光管輸出的激光信號的頻率，光粒子模塊是基于原子躍迀頻率進行糾偏的，所以可以保證激光管的輸出鎖定在原子躍迀頻率的一定范圍內(nèi)；短穩(wěn)模塊內(nèi)的譜線斜率調(diào)節(jié)單元向光粒子模塊反饋第一穩(wěn)頻信號以調(diào)整激光管輸出的激光信號的頻率，由于第一穩(wěn)頻信號是基于鑒頻斜率產(chǎn)生的，因此可以保證激光信號的短期穩(wěn)定度;長穩(wěn)模塊向光粒子模塊反饋第二穩(wěn)頻信號以調(diào)整激光管輸出的激光信號的頻率，第二穩(wěn)頻信號是基于調(diào)整信號的三次導數(shù)鑒頻產(chǎn)生的，因此可以保證激光信號的長期穩(wěn)定度;本申請同時通過上述三種方式同時對激光管進行調(diào)節(jié)，以獲得頻率穩(wěn)定的激光信號。
[0029]如圖1所示，激光信號在通過分光單元時，分為兩路，一路沿原方向繼續(xù)運動，另一路形成新的激光光路，供分光單元所在模塊使用。
[0030]具體實現(xiàn)時，光粒子模塊10還包括用于從激光管11產(chǎn)生的激光信號中濾除特定頻率的激光信號的第一吸收室12，第一吸收室12設(shè)置在激光管11和光頻調(diào)制單元13之間的光路上O
[0031]進一步地，光粒子模塊10還包括用于從經(jīng)過光頻調(diào)制單元13調(diào)制后的激光信號中濾除特定頻率的激光信號的第二吸收室14，第二吸收室14設(shè)置在光頻調(diào)制單元13和第一光檢單元15之間的光路上。
[0032]具體地，第一吸收室12和第二吸收室14內(nèi)充有氣體，以對激光器輸出的激光信號進行過濾，輸出預定頻率的激光信號，該預定頻率為該氣體原子的吸收中心頻率。
[0033]具體地，光頻調(diào)制單元13包括處理單元、直接數(shù)字式頻率合成器和微波射頻單元，處理單元分別與直接數(shù)字式頻率合成器及伺服單元16電連接，直接數(shù)字式頻率合成器