26上，完成对OPA1腔的腔长进行锁定。OPA1腔反射场经过50/50分 束器14分束，其反射部分通过误差信号产生单元4产生溫度误差信号。误差信号通过高精 度控溫反馈回路模块5,输出电压加载到声光调制器6上，用于调制。入射绿光经声光调制 器6移频IOOMHz和光强调制，取其1级衍射，注入OPA1腔中，从非线性晶体中屯、穿过，利 用光热效应，通过非线性晶体中屯、绿光光强变化对晶体溫度进行精细调节和锁定，使得信 号场与闲置场同时共振，其精度更高。
[00巧]如图2所示，所述误差信号产生单元4包括A/4波片42、偏振分束棱镜43、两个 直流探测器44、45和直流加减法器46,A/4波片42设在偏振分束棱镜43的前面，且旋转 45°，两个直流探测器44、45设在偏振分束棱镜43的两个输出端口，第一个直流探测器44 的信号输出端与直流加减法器46负极连接，第二个直流探测器45的信号输出端与直流加 减法器46正极连接。二类光学参量放大器OPA1反射光经50/50分束器14分束，反射光通 过A/4波片42,波片旋转45度，再经过偏振分束棱镜43分成两束进入两直流探测器44、 45，再进入加减法器做加减法运算46，输出误差信号。
[0026] 如图3所示，所述溫度反馈回路模块5包括PID控制单元51和压控振荡器52,PID 控制单元51的信号输出端与压控振荡器52的信号输入端连接，压控振荡器52的信号输出 端与声光调制器6的信号输入端连接。误差信号产生单元4提取出的误差信号通过PID控 制模块51转换成控制电压信号，再将控制电压信号输出给压控振荡器VCO52，VC0 52输出 电压加载到声光调制器6上，用来对绿光进行移频操作和光强调制，其一级衍射光注入非 线性晶体13。
[0027] 一种使用上述的纠缠源的高精度溫度锁定装置的锁定方法，其包括如下步骤：
[0028] (1)通过控溫模块3对光学参量放大器1腔内非线性晶体13进行初步控溫，使得 两下转换光接近共振，接近重合时，采用PDH稳频模块2实现单个偏振光的共振；
[0029] (2)当周边环境溫度变化引起光学参量放大器1腔长变化，导致两偏振光失谐，产 生相位差，主光路中的分束器14将光学参量放大器1腔的反射光导入误差信号产生单元4 的A/4波片42,波片旋转45度，再经过偏振分束棱镜43分成两束光进入两个直流探测器 44、45,然后两个直流探测器44、45再将转换成的电信号导入直流加减法器46做加减法运 算，获得控溫误差信号；误差信号可由下式获得：
阳〇3引式中：E。为入射光振幅，11，ri，（i= 1J)为两腔镜振幅透射率和反射率，A5为 腔失谐，与溫度改变量5T有关，n,、rip分别为S偏振、P偏振时晶体折射率，当
[0034] 两偏振在腔内精确共振时，存在n,=nP=n，L。为晶体长度，a,、曰。分别为晶体对 S偏振和P偏振光的热膨胀系数，
为晶体对S偏振和P偏振的热光系数；
[0035] (3)误差信号进入溫度反馈回路模块5的PID控制单元51和压控振荡器52中，输 出控制电压信号进入声光调制器6,对绿光进行移频操作及光强调制，取绿光一级衍射注入 主光路光学参量放大器1的腔内，对腔内非线性晶体13溫度进行调节和锁定，使得腔内信 号光与闲置光共振，且长时间稳定输出。
[0036] 图4是本发明纠缠源的高精度溫度锁定误差信号图；图中：(a)图是监视电压，化） 图是S偏透射峰，（C)图是控溫误差信号。
[0037] 图5是本发明纠缠源的高精度溫度锁定结果图；图中：(a)图是P偏振光输出，化） 图是S偏振光输出，（C)图是误差信号。其中0-13S为反馈回路开启的情况，13s时，断开反 馈回路，28s时，开启反馈回路，在30s处，闲置光与信号光同时精确共振。
[0038]本实施例仅是典型讨论了通过本发明如何进行纠缠源的高精度溫度控制和锁定。 本发明可W扩展到各种波长和其他双共振谐振器中高精度溫度控制和锁定，保证长时间稳 定的纠缠源输出。
【主权项】
1. 一种纠缠源的高精度温度锁定装置，包括含二类光学参量放大器1的主光路、PDH稳 频模块2和控温模块3,其特征在于：它还包括误差信号产生单元4、温度反馈回路模块5和 声光调制器6,所述误差信号产生单元4与温度反馈回路模块5连接，将二类光学参量放大 器1因周边环境温度变化引起腔长变化的误差信号提取出传输给温度反馈回路模块5 ;所 述温度反馈回路模块5与声光调制器6连接，温度反馈回路模块5将误差信号转变为输出 控制电压信号加载到声光调制器6上，用来对绿光进行移频操作及光强调制。2. 根据权利要求1所述的一种纠缠源的高精度温度锁定装置，其特征在于：所述误差 信号产生单元4包括λ/4波片42、偏振分束棱镜43、两个直流探测器44、45和直流加减法 器46,λ/4波片42设在偏振分束棱镜43的前面，且旋转45°，两个直流探测器44、45设 在偏振分束棱镜43的两个输出端口，第一个直流探测器44的信号输出端与直流加减法器 46负极连接，第二个直流探测器45的信号输出端与直流加减法器46正极连接。3. 根据权利要求1所述的一种纠缠源的高精度温度锁定装置，其特征在于：所述温度 反馈回路模块5包括PID控制单元51和压控振荡器52,PID控制单元51的信号输出端与 压控振荡器52的信号输入端连接，压控振荡器52的信号输出端与声光调制器6的信号输 入端连接。4. 一种使用权利要求1所述的纠缠源的高精度温度锁定装置的锁定方法，其特征在 于：包括如下步骤： (1) 通过控温模块3对光学参量放大器1腔内非线性晶体13进行初步控温，使得两下 转换光接近共振，接近重合时，采用TOH稳频模块2实现单个偏振光的共振； (2) 当周边环境温度变化引起光学参量放大器1腔长变化，导致两偏振光失谐，产生相 位差，主光路中的分束器14将光学参量放大器1腔的反射光导入误差信号产生单元4的 λ/4波片42,波片旋转45度，再经过偏振分束棱镜43分成两束光进入两个直流探测器44、 45,然后两个直流探测器44、45再将转换成的电信号导入直流加减法器46做加减法运算， 获得控温误差?目号； (3) 误差信号进入温度反馈回路模块5的PID控制单元51和压控振荡器52中，输出控 制电压信号进入声光调制器6,对绿光进行移频操作及光强调制，取绿光一级衍射注入主光 路光学参量放大器1的腔内，对腔内非线性晶体13温度进行调节和锁定，使得腔内信号光 与闲置光共振，且长时间稳定输出。
【专利摘要】本发明涉及一种纠缠源的高精度温度锁定装置及其锁定方法。本发明主要是解决现有纠缠源温度控制仪存在着控制精度低、反应速率慢和不能长时间稳定输出的技术问题。本发明的技术方案是：一种纠缠源的高精度温度锁定装置，包括主光路、PDH稳频模块和控温模块，其中：它还包括误差信号产生单元、温度反馈回路模块和声光调制器，所述误差信号产生单元与温度反馈回路模块连接；所述温度反馈回路模块与声光调制器连接。锁定方法包括如下步骤：(1)对光学参量放大器腔内非线性晶体进行初步控温；(2)误差信号产生单元将光学参量放大器腔的反射光转换成控温误差信号；(3)误差信号进入温度反馈回路模块输出控制电压信号对腔内非线性晶体温度进行调节和锁定。
【IPC分类】H01S3/02
【公开号】CN105428967
【申请号】CN201510979274
【发明人】刘奎, 蔡春晓, 郜江瑞
【申请人】山西大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月23日