專利名稱：一種單縱模激光器的穩(wěn)頻系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光領域，尤其涉及到LD泵浦的微片式單縱模激光器的穩(wěn)頻系統。
背景技水
自1960年，世界上第一臺激光器發(fā)明以來，各種不同方式的激光器的研究 及其應用開始突飛猛進。特別是60年代末到70年代初，隨著室溫工作的LD的 發(fā)明成功以及應用領域的擴展，以LD泵浦的固體激光器廣泛地開始應用在科學 研究、光纖通信、光學存儲、生物醫(yī)療、激光診斷分析、激光雷達、激光加工 與計量、光纖傳感技術等等廣泛的行業(yè)。隨著人們在科學、工業(yè)生產方面的應 用層次的提高，對激光器的功率、線寬、頻率復現性、頻率穩(wěn)定性、波長調諧 精度及范圍等等有了更加苛刻的要求，而其中頻率穩(wěn)定性則是最為重要的參數 要求之一，特別是在精密干涉測量、光頻標、光通信、激光陀螺及精密光譜研 究方面顯得極為重要。
激光器的單縱模輸出早已不是難事，然而由于環(huán)境溫度的起伏、激光管的 發(fā)熱、激光管的泵浦電流變化、機械振動、激光介質中反轉集居數的起伏、大 氣的氣壓及濕度變化等等，都有可能導致單縱^^莫激光器中心頻率的漂移。目前 常用的穩(wěn)頻方法有蘭姆凹陷穩(wěn)頻、塞曼穩(wěn)頻、飽和吸收穩(wěn)頻等方法，原理是通 過探知激光器腔內頻率的變化，作為探測信號反饋到電子伺服系統上，通過控 制壓電陶覺來改變腔長，以此來穩(wěn)定頻率。這樣的方法往往可以得到極高的頻 率穩(wěn)定性，但是由于系統的復雜性及精密性，在小型、低成本的單縱模激光器 上并不具有優(yōu)勢。
對于LD泵浦的小型化單縱模激光器，導致其頻率漂移的因素中，溫度的變 化往往占據主導作用。因此，如果能夠控制溫度的變化，頻率的穩(wěn)定性可以控 制到很高的數值。以LD泵浦的532nm微片式單縱模固體激光器為例，如果腔內 晶體溫度可以控制到o. orc的變化精度，忽略其它因素的影響，頻率波動可以 達到30MHz水平。然而由于溫度控制的復雜性和延遲性，僅僅通過控制溫度的 方法并不能使頻率穩(wěn)定在理想值，因此，找到一種補償溫度變化的方法將是更 有意義的。
發(fā)明內容
本發(fā)明主要建立在以LD泵浦的微片式單縱模激光器的中心頻率隨溫度、LD 泵浦電流以及其它參數等具有明顯的規(guī)律變化基礎之上，但并不僅限于LD泵浦 的微片式激光器上的一種低成本、低功耗、結構簡單、體積小的穩(wěn)頻方法。 ,本發(fā)明的技術方案如下
本發(fā)明的一種單縱模激光器的穩(wěn)頻系統至少包括單縱模激光器、溫度控 制模塊(一級或多級)、溫度探測元件、激光電流源模塊、溫度反饋電路，通 過溫度控制模塊、溫度探測元件和溫度反饋電路來改變工作電流，其相互補償 縱模頻率漂移，提高激光器的波長穩(wěn)定性。
進一步的，所述的單縱模激光器為LD泵浦的固體激光器，輸出單縱模，其 波長隨溫度變化速率和隨泵浦電流的變化速率存在一個對應關系，從而通過改 變電流來補償溫度變化導致的波長波動。
進一步的，所述的溫度控制模塊控制激光器的溫度或者僅僅控制激光腔， 將其控制在一個較容易實現的溫度范圍。
進一步的，所述的溫度探測元件用以檢測激光器的實際溫度。
據該溫度和泵浦電源對波長影響的對應關系來調整泵浦電流，使波長達到穩(wěn)定。 進一步的，所述的溫度探測元件可用其它能夠直接測量激光器的輸出波長 的元件替代。
本發(fā)明的系統是可以應用于LD泵浦的微片式激光器上的一種低成本、低功 耗、結構簡單、體積小的穩(wěn)頻方法。
圖l是本發(fā)明的原理沖莫塊圖。
具體實施例方式
現結合
對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明的基本工作原理是
對于單縱模激光器，由于溫度的變化，必然會導致激光腔長的變化，最終 會使激光器中心頻率發(fā)生漂移，另外，對于LD泵浦的單縱才莫激光器，由于LD 泵浦電流的變化，會導致激光腔溫度場分布和熱透鏡的變化，繼而也會導致激 光器中心頻率的漂移。對于具有良好單縱模性能的LD泵浦微片式激光器，由于 其體積小，結構簡單，因而控溫較容易，并具有較高的溫度控制精度，且中心 頻率的漂移也較易控制。 .
本穩(wěn)頻系統的工作方法就是建立在上述基礎之上的。首先，用溫度控制才莫 塊將單縱模激光器的溫度控制在一溫度波動足夠小的范圍內。由于溫度的變化 必會導致頻率的漂移或波動，因而，可以通過精密的溫度探測元件實時探測激 光器(或腔內)的溫度變化，以此作為信號反饋，通過電路來控制LD的泵浦電 流，來修正頻率隨溫度的漂移變化。由于是通過控制LD泵浦電流來代替精確的 溫度控制，因而降低了穩(wěn)頻系統的復雜性。
舉例說明如下如果在可忽略其它參數影響，只需考慮溫度對頻率的漂移
影響下，假設通過激光器溫度控制模塊對激光器(或腔內晶體)控溫，可使激
光器(或腔內晶體)溫度控制在0. 05。C的精度，同時假i殳LD泵浦的單縱模激光 器隨溫度變化系數為+8 pm/。C，隨電流變化為+0. 15 pm/mA，可以簡單計算出， 如果溫度升高0. 03"，LD的泵浦電流只需減少2mA即可使波長拉回到原中心頻 率。由于電流變化導致的熱透鏡變化很快，可以^f艮快地補償由于溫度帶來的頻 率漂移。實際上，在具體實施中，應使系統受到如機械振動等等環(huán)境的影響盡 可能小。
請參閱圖1所示為本發(fā)明的具體實施方式
的模塊圖，本發(fā)明包括LD泵浦的 微片式單縱模激光器1、激光器(或激光腔)溫度探測元件201及溫度探測處理 模塊202、溫度反饋電路301、激光電流源模塊302、激光器控溫元件模塊4(— 級或多級)。
單縱模激光器1由一級或多級的溫控元件和沖莫塊4進行溫控，使其整體(或 內部激光腔)溫度維持在一個較穩(wěn)定的溫度范圍，使激光器(或激光腔)溫度 波動范圍很小，通過高精度的溫度探測元件201對單縱才莫激光器(或內部腔體) 探溫，然后通過溫度探測單元202把溫度變化信號變成電信號，通過反饋電路 301，去反饋作用激光電流源302,通過其電流的升降來調節(jié)由于溫度變化帶來 的波長漂移，最終達到穩(wěn)頻的目的。
盡管結合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領域的技術人員 應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內，在形式 上和細節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種單縱模激光器的穩(wěn)頻系統，其特征在于至少包括單縱模激光器、溫度控制模塊、溫度探測元件、激光電流源模塊、溫度反饋電路；通過溫度控制模塊、溫度探測元件和溫度反饋電路來改變工作電流，其相互補償縱模頻率漂移，提高激光器的波長穩(wěn)定性。
2. 如權利要求1所述的單縱模激光器的穩(wěn)頻系統，其特征在于所述的單縱模 激光器為LD泵浦的固體激光器，輸出單縱模，其波長隨溫度變化速率和隨泵 浦電流的變化速率存在一個對應關系，從而通過改變電流來補償溫度變化導 致的波長波動。
3. 如權利要求1所述的單縱沖莫激光器的穩(wěn)頻系統，其特征在于所述的溫度控 制模塊控制激光器的溫度或者僅僅控制激光腔，將其控制在一個較容易實現 '的溫度范圍。
4. 如權利要求1所述的單縱模激光器的穩(wěn)頻系統，其特征在于所述的溫度探 測元件用以檢測激光器的實際溫度。
5. 如權利要求1或4所述的單縱模激光器的穩(wěn)頻系統，其特征在于所述的溫 度反饋電路根據溫度探測元件檢測到的實際溫度并根據該溫度和泵浦電源對 波長影響的對應關系來調整泵浦電流，使波長達到穩(wěn)定。
6. 如權利要求1或4所述的單縱模激光器的穩(wěn)頻系統，其特征在于所述的溫 度探測元件可用其它能夠直接測量激光器的輸出波長的元件替代。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光領域，尤其涉及到LD泵浦的微片式單縱模激光器的穩(wěn)頻系統。本發(fā)明的一種單縱模激光器的穩(wěn)頻系統至少包括單縱模激光器、溫度控制模塊(一級或多級)、溫度探測元件、激光電流源模塊、溫度反饋電路。通過溫度控制模塊、溫度探測元件和溫度反饋電路來改變LD工作電流，其相互補償縱模頻率漂移，提高激光器的波長穩(wěn)定性。故，本發(fā)明的系統是可以應用于LD泵浦的微片式激光器上的一種低成本、低功耗、結構簡單、體積小的穩(wěn)頻方法。
文檔編號H01S3/13GK101355231SQ20081007179
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月11日 優(yōu)先權日2008年9月11日
發(fā)明者伍鶴會, 礪 吳, 柏天國, 王艷麗, 彬 韓, 馬英俊 申請人:福州高意通訊有限公司