具有高穩(wěn)定性的激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光器技術領域，特別涉及一種具有高穩(wěn)定性的激光器。
【背景技術】
[0002]半導體激光器是一種具有諸多優(yōu)點的光源裝置，如體積小、結構簡單、單色性好、相干性好、工作電源電壓低等，因而半導體激光器在通信、量子物理、印刷、機械、醫(yī)療等領域扮演著越來越重要的角色。特別是在量子物理等基礎物理研究方面，半導體激光器更是發(fā)揮了不可或缺的重大作用。
[0003]但是在量子物理領域，對半導體激光器輸出信號的頻率穩(wěn)定性要求非常高，為了保證半導體激光器輸出信號的頻率穩(wěn)定性，現(xiàn)有技術通常通過控制半導體激光器的工作條件來提高半導體激光器的頻率穩(wěn)定性，如控制半導體激光器的工作溫度。
[0004]但即使對半導體激光器的上述工作條件控制非常好，半導體激光器輸出信號的頻率穩(wěn)定性仍然不太理想，達不到高端實驗、科研等領域的應用要求。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明實施例提供了一種具有高穩(wěn)定性的激光器。所述技術方案如下:
[0006]本發(fā)明實施例提供了一種具有高穩(wěn)定性的激光器，所述激光器包括:激光管、壓電晶體驅動器、分光片、光開關、諧振腔、同步檢測單元、低頻調制器、干涉儀、數(shù)據(jù)處理單元和溫度補償單元；
[0007]所述分光片設置在所述激光管的激光輸出光路上，且所述分光片分所述激光管產(chǎn)生的激光得到兩個光路分支，所述光開關、所述諧振腔和所述同步檢測單元依次設置在所述兩個光路分支中的一個光路分支上，所述干涉儀設置在所述兩個光路分支中的另一個光路分支上；
[0008]所述低頻調制器，用于產(chǎn)生控制所述光開關的時序信號以及與所述時序信號同頻同相的同步參考信號；
[0009]所述同步檢測單元，用于對經(jīng)過所述諧振腔的光信號進行光電檢測，得到光電檢測信號；采用所述光電檢測信號與所述同步參考信號進行同步鑒相，產(chǎn)生第一糾偏信號輸出到所述壓電晶體驅動器上；
[0010]所述數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)所述干涉儀產(chǎn)生的檢測信號產(chǎn)生第二糾偏信號，并將所述第二糾偏信號輸出到所述壓電晶體驅動器上；
[0011]所述溫度補償單元，用于根據(jù)工作環(huán)境溫度產(chǎn)生第三糾偏信號，并將所述第三糾偏信號輸出到所述壓電晶體驅動器上；
[0012]所述壓電晶體驅動器，用于在所述第一糾偏信號、所述第二糾偏信號和所述第三糾偏信號的作用下驅動所述激光管工作。
[0013]在本發(fā)明實施例的一種實現(xiàn)方式，所述光開關為聲光調制器。
[0014]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式，所述諧振腔包括裝有S7Rb原子的吸收泡。
[0015]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式，所述溫度補償單元包括:
[0016]溫度轉換電路，用于將所述工作環(huán)境溫度與參考工作溫度的差值轉換為電壓差；
[0017]差分放大電路，用于對所述電壓差進行差分放大，得到所述第三糾偏電壓；
[0018]增益調節(jié)電路，用于調節(jié)所述差分放大電路的增益值。
[0019]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式，所述溫度轉換電路包括電橋，所述電橋包括熱敏電阻Rk、電阻R0及兩個電阻R，所述電阻R0的電阻值與所述參考工作溫度對應，且所述電阻R0的溫度系數(shù)與所述熱敏電阻Rk相同。
[0020]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式，所述差分放大電路包括第一運算放大器A1、第二運算放大器A2、第三運算放大器A3、兩個第一電阻R1、兩個第二電阻R2，所述第一運算放大器A1的同相輸入端連接在所述電阻R0與所述電阻R之間，所述第一運算放大器A1的反相輸入端與所述第一運算放大器A1的輸出端連接，所述第二運算放大器A2的同相輸入端連接在所述熱敏電阻Rk與所述電阻R之間，所述第二運算放大器A2的反相輸入端與所述第二運算放大器A2的輸出端連接，所述第三運算放大器A3的反相輸入端通過所述兩個第一電阻R1中的一個第一電阻R1與所述第一運算放大器A1的輸出端連接，所述第三運算放大器A3的同相輸入端通過所述兩個第一電阻R1中的另一個第一電阻R1與所述第二運算放大器A2的輸出端連接，所述第三運算放大器A3的反向輸入端還通過所述兩個第二電阻R2中的一個第二電阻R2接地，所述第三運算放大器A3的同相輸入端還通過所述兩個第二電阻R2中的另一個第二電阻R2與所述第三運算放大器A3的輸出端連接，所述第三運算放大器A3的輸出端還與壓電晶體驅動器電連接。
[0021]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式，所述增益調節(jié)電路包括第三電阻R3、可變電阻器R4和第四運算放大器A4，所述第三電阻R3和所述可變電阻器R4串聯(lián)，所述第三電阻R3和所述可變電阻器R4連接在與所述第三運算放大器A3的同相輸入端連接的所述第二電阻R2和所述第三運算放大器A3的輸出端之間，所述第四運算放大器A4的輸出端和反向輸入端分別連接在所述第三電阻R3的兩端，所述第四運算放大器A4的同相輸入端接地。
[0022]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式，所述壓電晶體驅動器包括:
[0023]三個變容二極管和起振振子電路，所述三個變容二極管的輸入端分別連接所述同步檢測單元、所述同步檢測單元和所述溫度補償單元的輸出端，所述三個變容二極管的輸出端同時連接所述壓電晶體驅動器。
[0024]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式，所述壓電晶體驅動器還包括恒溫控制電路，所述恒溫控制電路與所述起振振子電路電連接。
[0025]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式，所述激光器還包括吸收室，所述吸收室設于所述激光管與所述分光片之間的光路上，所述吸收室用于從激光管輸出的激光中選擇設定頻率的激光信號。
[0026]本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0027]激光管輸出的激光通過分光片分為兩路，一路經(jīng)由諧振腔和同步檢測單元產(chǎn)生第一糾偏信號，另一路經(jīng)由干涉儀和數(shù)據(jù)處理單元產(chǎn)生第二糾偏信號，再通過溫度補償單元根據(jù)溫度產(chǎn)生第三糾偏信號，上述三個糾偏信號同時通過壓電晶體驅動器作用在激光管上，以保證激光器輸出信號的頻率穩(wěn)定性，具體地:第一糾偏信號根據(jù)諧振腔中的原子躍迀頻率產(chǎn)生，因此可以保證激光器輸出信號的短期穩(wěn)定性，第二糾偏信號根據(jù)干涉儀的光頻測量產(chǎn)生，可以保證激光器輸出信號的長期穩(wěn)定性，第三糾偏信號根據(jù)工作環(huán)境溫度產(chǎn)生，保證了激光器輸出信號的不受環(huán)境溫度影響。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，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，對于本領域普通技術人員來講，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。
[0029]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種具有高穩(wěn)定性的激光器的結構示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明實施例提供的一種溫度補償單元的結構示意圖；
[0031]圖3是本發(fā)明實施例提供的一種壓電晶體驅動器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0033]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種具有高穩(wěn)定性的激光器的結構示意圖，參見圖1，激光器包括:激光管10、壓電晶體驅動器20、分光片30、光開關40、諧振腔50、同步檢測單元60、低頻調制器70、干涉儀80、數(shù)據(jù)處理單元90和溫度補償單元100 ；
[0034]分光片30設置在激光管10的激光輸出光路上，且分光片30分激光管10產(chǎn)生的激光得到兩個光路分支，光開關40、諧振腔50和同步檢測單元60依次設置在兩個光路分支中的一個光路分支上，干涉儀80設置在兩個光路分支中的另一個光路分支上；
[0035]低頻調制器70，用于產(chǎn)生控制光開關40的時序信號以及與時序信號同頻同相的同步參考信號；
[0036]同步檢測單元60，用于對經(jīng)過諧振腔50的光信號進行光電檢測，得到光電檢測信號；采用光電檢測信號與同步參考信號進行同步鑒相，產(chǎn)生第一糾偏信號輸出到壓電晶體驅動器20上；
[0037]數(shù)據(jù)處理單元90，用于根據(jù)干涉儀80產(chǎn)生的檢測信號(直流電平信號)產(chǎn)生第二糾偏信號，并將第二糾偏信號輸出到壓電晶體驅動器20上；
[0038]溫度補償單元100，用于根據(jù)工作環(huán)境溫度產(chǎn)生第三糾偏信號，并將第三糾偏信號輸出到壓電晶體驅動器20上；
[0039]壓電晶體驅動器20，用于在第一糾偏信號、第二糾偏信號和第三糾偏信號的作用下驅動激光管10工作。
[0040]低頻調制器70同時與光開關40以及同步檢測單元60電連接，數(shù)據(jù)處理單元90與干涉儀80電連接，壓電晶體驅動器20同時與同步檢測單元60、數(shù)據(jù)處理單元90以及溫度補償單元100電連接。
[0041]在本實施例中，激光管輸出的激光通過分光片分為兩路，一路經(jīng)由諧振腔和同步檢測單元產(chǎn)生第一糾偏信號，另一路經(jīng)由干涉儀和數(shù)據(jù)處理單元產(chǎn)生第二糾偏信號，再通過溫度補償單元根據(jù)溫度產(chǎn)生第三糾偏信號，上述三個糾偏信號同時通過壓電晶體驅動器作用在激光管上，以保證激光器輸出信號的頻率穩(wěn)定性，具體地:第一糾偏信號根據(jù)諧振腔中的原子躍迀頻率產(chǎn)生，因此可以保證激光器輸出信號的短期穩(wěn)定性，第二糾偏信號根據(jù)干涉儀的光頻測量產(chǎn)生，可以保證激光器輸出信號的長期穩(wěn)定性，第三糾偏信號根據(jù)工作環(huán)境溫度產(chǎn)生，保證了激光器輸出信號的不受環(huán)境溫度影響。
[0042]可選地，