專利名稱：一種利用f-p干涉儀實現(xiàn)激光穩(wěn)頻的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光穩(wěn)頻技術，具體涉及一種利用F-P干涉儀實現(xiàn)激光穩(wěn)頻的方法，其主要用于光波長類型的光學傳感器，例如大氣探測，速度測量。
背景技術：
激光頻率的穩(wěn)定性對激光雷達等激光探測技術有著重要意義，例如采用激光穩(wěn)頻技術的多普勒相干測風激光雷達，其測量精度會大大提高。目前激光穩(wěn)頻的方法主要有以下兩種利用氣體池吸收譜線作為參考源，根據(jù)激光通過氣體池后的光強信息來進行穩(wěn)頻；利用F-P干涉儀濾波器的窄線寬特性，根據(jù)激光通過F-P干涉儀的強度信息進行穩(wěn)頻。以上兩種方法要對激光器加入一個小的調(diào)制信號，通過鑒相方式得到頻率變化信息，并反饋到處理器，從而實現(xiàn)激光頻率穩(wěn)定。其主要缺點是得到的信號為弱信號，提取困難，容易受 到噪聲的影響，并且引入的微小調(diào)制對激光頻率本身也具有一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于共焦腔法布里-珀羅干涉儀及時間測量的穩(wěn)頻方法，技術方案如下本方法用以下裝置實現(xiàn)，具體如附圖1，包括內(nèi)置壓電陶瓷的可調(diào)諧激光器、聚焦透鏡、帶腔長掃描的共焦腔F-P干涉儀、F-P干涉儀控制器、光信號接收調(diào)理電路、時間測量模塊、處理器以及壓電驅(qū)動器。其中，可調(diào)諧激光器發(fā)出的激光通過聚焦透鏡聚焦到F-P干涉儀內(nèi)部，F(xiàn)-P干涉儀由F-P干涉儀控制器驅(qū)動，光信號接收調(diào)理電路接收通過F-P的光信號，時間測量模塊測量光信號的時間信息并反饋給處理器，處理器計算后控制壓電驅(qū)動器，壓電驅(qū)動器驅(qū)動可調(diào)諧激光器內(nèi)部壓電陶瓷。本發(fā)明實現(xiàn)過程如附圖2所示可調(diào)諧激光器輸出激光經(jīng)過聚焦透鏡入射到共焦腔F-P干涉儀，F(xiàn)-P干涉儀由鋸齒波信號驅(qū)動進行腔長掃描，探測器接收到的信號進行放大，當激光的頻率變化時，探測器得到的信號和F-P驅(qū)動信號之間會有一定的時間關系，對這個時間量進行測量，得到的時間信息經(jīng)過處理器處理并反饋到壓電驅(qū)動器驅(qū)動可調(diào)諧激光器內(nèi)部的壓電陶瓷，從而穩(wěn)定激光頻率。附圖3為部分重要波形，第一路為驅(qū)動F-P干涉儀的鋸齒波，第二路為光頻率為fl時得到的掃描信號，在每個鋸齒波的上升沿，我們可以得到2個信號峰值，這是因為F-P干涉儀的掃描范圍超過了一個波長，每次F-P的腔長掃描至激光波長的整數(shù)倍時，激光能幾乎完全通過F-P干涉儀，其它時候激光幾乎不能通過F-P干涉儀。tl為F-P干涉儀驅(qū)動信號起點到第一個峰值的時間，t2為另外一個激光波長，F(xiàn) - P干涉儀驅(qū)動起點到第一個峰值的時間，我們可以得知，當激光波長變化時，對應的時間測量值也會改變，這一點為本發(fā)明專利與其它專利最大的不同之處。本發(fā)明的有益效果是，得到的光信號為強信號，因此信噪比遠大于傳統(tǒng)方法；利用時間測量代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光強測量，由于時間測量的相對精度遠遠高于強度測量的精度，因此可以實現(xiàn)高穩(wěn)定性的激光穩(wěn)頻效果，并且這種穩(wěn)頻方式不會使激光輸出疊加一附加頻率。


圖I為利用F-P干涉儀實現(xiàn)激光穩(wěn)頻方法的結(jié)構(gòu)示意圖。其中可調(diào)諧激光器、聚焦透鏡、帶腔長掃描的共焦腔F-P干涉儀、F-P干涉儀控制器、光信號接收調(diào)理電路、時間測量模塊、處理器以及壓電驅(qū)動器。圖2為系統(tǒng)的工作流程圖。 圖3為不同頻率處信號調(diào)理電路輸出波形與F-P干涉儀鋸齒波驅(qū)動波形直接的關系。
權(quán)利要求
1.一種利用F-P干涉儀實現(xiàn)激光穩(wěn)頻的方法，其特征在于可調(diào)諧激光器輸出激光經(jīng)過聚焦透鏡入射到共焦腔F-P干涉儀，F(xiàn)-P干涉儀由鋸齒波信號驅(qū)動進行腔長掃描，探測器接收到的信號進行放大，當激光的頻率變化時，探測器得到的信號和F-P驅(qū)動信號之間會有一定的時間關系，對這個時間量進行測量，得到的時間信息經(jīng)過處理器處理并反饋到壓電驅(qū)動器驅(qū)動可調(diào)諧激光器內(nèi)部的壓電陶瓷，從而穩(wěn)定激光頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用F-P干涉儀進行激光頻率穩(wěn)定的方法，其特征為利用可進行腔長掃描的共焦F-P干涉儀對待穩(wěn)定激光進行掃描，從F-P后面的探測器得到掃描信號，通過分析其時間特征來得到待測激光的頻率信息，并且通過反饋環(huán)路進行頻率控制，該方法結(jié)構(gòu)簡單，并且比較容易實現(xiàn)激光波長亞pm量級的頻率穩(wěn)定。
文檔編號H01S3/13GK102738694SQ201210211550
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者劉豪, 王亞南, 胡以華, 舒嶸, 葛明鋒 申請人:中國科學院上海技術物理研究所