一種線性吸收fm激光穩(wěn)頻系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光穩(wěn)頻系統(tǒng)，具體地說，是一種線性吸收FM激光穩(wěn)頻系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0002]激光穩(wěn)頻系統(tǒng)在光譜學(xué)，計(jì)量學(xué)，光通信中得到了廣泛應(yīng)用，激光穩(wěn)頻的方法也有非常多，有主動(dòng)型穩(wěn)頻方式和被動(dòng)型激光穩(wěn)頻方式，主動(dòng)型激光穩(wěn)頻方式的精度較高。本發(fā)明屬于主動(dòng)型穩(wěn)頻方式，主動(dòng)型激光穩(wěn)頻方式有蘭姆凹陷穩(wěn)頻法，塞曼效應(yīng)穩(wěn)頻法等，蘭姆凹陷穩(wěn)頻法穩(wěn)定性不夠，塞曼效應(yīng)穩(wěn)頻法性能好，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合在一些復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中使用。
[0003]本發(fā)明能夠非常好地解決以上問題，線性吸收FM激光穩(wěn)頻系統(tǒng)光路相對(duì)簡單，激光頻率穩(wěn)定度高，且系統(tǒng)的信號(hào)處理模塊利用兩正交的參考信號(hào)對(duì)待測信號(hào)進(jìn)行耦合，分別得到兩耦合值，利用這兩耦合值求解出激光波長的偏移量，利用這一偏移量控制驅(qū)動(dòng)電流值使得激光波長達(dá)到設(shè)定波長，這一信號(hào)處理方式大大增強(qiáng)了本發(fā)明的適應(yīng)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的提供一種系統(tǒng)相對(duì)簡單不需要移相即可檢出反饋信號(hào)，并根據(jù)反饋信號(hào)控制激光波長穩(wěn)定的系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括控溫模塊，控流模塊，射頻發(fā)生器，可調(diào)諧激光器，光隔離器，分束器，氣體吸收池，光電轉(zhuǎn)化模塊，信號(hào)處理模塊，可調(diào)諧激光器分別與控溫模塊、控流模塊、射頻發(fā)生器、光隔離器相連接，分束器分別與光隔離器、氣體吸收池相連接，光電轉(zhuǎn)化模塊分別與氣體吸收池、信號(hào)處理模塊相連，信號(hào)處理模塊分別與光電轉(zhuǎn)化模塊、射頻發(fā)生器、控流模塊相連接。
[0006]一種線性吸收FM激光穩(wěn)頻系統(tǒng)的激光穩(wěn)頻方法如下，激光信號(hào)被射頻調(diào)制，經(jīng)過氣體吸收池吸收的調(diào)制激光信號(hào)作為反饋信號(hào)被光電轉(zhuǎn)化模塊轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送給信號(hào)處理模塊處理，信號(hào)處理模塊利用兩正交射頻信號(hào)與反饋進(jìn)行耦合并對(duì)耦合量進(jìn)行計(jì)算求取激光波長偏移量，并根據(jù)求取的偏移量控制激光波長穩(wěn)定在目標(biāo)位置。信號(hào)處理模塊求取激光偏移量時(shí)只需利用兩正交的射頻參考信號(hào)分別與經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)耦合，并通過計(jì)算即可求出激光波長偏移量，不需要調(diào)節(jié)相位使得參考信號(hào)與待測信號(hào)同相來求偏移量。激光調(diào)制信號(hào)采用射頻信號(hào)。系統(tǒng)利用經(jīng)過氣體吸收池吸收后的調(diào)制信號(hào)作為反饋?？販啬K將溫度控制在穩(wěn)定值，激光波長的穩(wěn)定是通過控流模塊調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流來實(shí)現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:激光頻率穩(wěn)定度高，系統(tǒng)相對(duì)較為簡單，并且無需對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)節(jié)即可求出反饋用信號(hào)，系統(tǒng)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖1、圖2對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明
[0009]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖。
[0010]圖2是本發(fā)明中的信號(hào)處理模塊內(nèi)部框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖，它由控溫模塊，控流模塊，射頻發(fā)生器，可調(diào)諧激光器，光隔離器，分束器，氣體吸收池，光電轉(zhuǎn)化模塊，信號(hào)處理模塊組成?？販啬K、控流模塊和射頻信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧激光器，經(jīng)過調(diào)制的激光信號(hào)經(jīng)過光隔離器，分束器將從光隔離器到來的激光分成反饋激光和出射激光，反饋激光穿過氣體吸收池，由于所選激光的波長處在吸收氣體的吸收線上，因此激光經(jīng)過氣體吸收池后的能量發(fā)生變化，激光到達(dá)光電轉(zhuǎn)化模塊被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)送入信號(hào)處理模塊進(jìn)行處理，提取出激光波長的偏移量，根據(jù)激光波長的偏移量，控制控流模塊驅(qū)動(dòng)電流的變化從而實(shí)現(xiàn)激光穩(wěn)頻。
[0012]圖2是本發(fā)明中的信號(hào)處理模塊內(nèi)部框圖，它由混頻器I，混頻器2，低通濾波器I，低通濾波器2，A/D轉(zhuǎn)換器1，A/D轉(zhuǎn)換器2，處理器組成。光電探測器輸出信號(hào)分別送給混頻器I和混頻器2與射頻發(fā)生器產(chǎn)生的正弦和余弦兩正交信號(hào)混頻，經(jīng)過混頻的信號(hào)分別送到低通濾波器I和低通濾波器2，濾除高頻分量，兩直流分量分別經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器1、A/D轉(zhuǎn)換器2轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送到處理器，處理器根據(jù)所接收的兩個(gè)分量進(jìn)行計(jì)算求出激光偏移量，并根據(jù)偏移量的大小對(duì)控流模塊發(fā)出控制命令，使得激光波長穩(wěn)定在目標(biāo)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種線性吸收FM激光穩(wěn)頻系統(tǒng)，包括控溫模塊(I)，控流模塊(2)，射頻發(fā)生器(3)，可調(diào)諧激光器(4)，光隔離器(5)，分束器￠)，氣體吸收池(7)，光電轉(zhuǎn)化模塊(8)，信號(hào)處理模塊(9)，其特征在于: 所述的可調(diào)諧激光器(4)分別與控溫模塊(I)、控流模塊(2)、射頻發(fā)生器(3)、光隔離器(5)相連接，分束器(6)分別與光隔離器(5)、氣體吸收池(7)相連接，光電轉(zhuǎn)化模塊(8)分別與氣體吸收池(7)、信號(hào)處理模塊(9)相連，信號(hào)處理模塊(9)分別與光電轉(zhuǎn)化模塊(8)、射頻發(fā)生器(3)、控流模塊(2)相連接。
2.一種基于權(quán)利要求1所述的線性吸收FM激光穩(wěn)頻系統(tǒng)的激光穩(wěn)頻方法，其特征在于方法如下: 激光信號(hào)被射頻調(diào)制，經(jīng)過氣體吸收池(7)吸收的調(diào)制激光信號(hào)作為反饋信號(hào)被光電轉(zhuǎn)化模塊(8)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送給信號(hào)處理模塊(9)處理，信號(hào)處理模塊(9)利用兩正交射頻信號(hào)與反饋進(jìn)行耦合并對(duì)耦合量進(jìn)行計(jì)算求取激光波長偏移量，并根據(jù)求取的偏移量控制激光波長穩(wěn)定在目標(biāo)位置；信號(hào)處理模塊(9)求取激光偏移量時(shí)只需利用兩正交的射頻參考信號(hào)分別與經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)耦合，并通過計(jì)算即可求出激光波長偏移量，不需要調(diào)節(jié)相位使得參考信號(hào)與待測信號(hào)同相來求偏移量；激光調(diào)制信號(hào)采用射頻信號(hào)，系統(tǒng)利用經(jīng)過氣體吸收池(7)吸收后的調(diào)制信號(hào)作為反饋，控溫模塊(I)將溫度控制在穩(wěn)定值，激光波長的穩(wěn)定是通過控流模塊(2)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流來實(shí)現(xiàn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種線性吸收FM激光穩(wěn)頻系統(tǒng)及方法，它包括控溫模塊，控流模塊，射頻發(fā)生器，可調(diào)諧激光器，光隔離器，分束器，氣體吸收池，光電轉(zhuǎn)化模塊，信號(hào)處理模塊。本發(fā)明的特征是將經(jīng)過射頻調(diào)制的激光送入氣體吸收池，而后通過光電探測器將激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后信號(hào)送入信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理求出激光波長的偏移量，根據(jù)偏移量控制激光器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)頻。信號(hào)處理系統(tǒng)分別利用兩個(gè)正交信號(hào)與光電轉(zhuǎn)化器輸出信號(hào)耦合，從而免除了移相的麻煩。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：激光頻率穩(wěn)定度高，結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，不需要通過移相來得到所需要的偏移量，能夠方便地應(yīng)用在不同調(diào)制頻率的穩(wěn)頻系統(tǒng)中。
【IPC分類】H01S3-13
【公開號(hào)】CN104538835
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410747857
【發(fā)明人】李文辰, 代作曉, 戴寧, 魯湛, 馬貝
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日