与伺服控制器8相连，伺服控制器8通过导线与示波器9和信号源10的调制输入端相连，液晶可变相位延迟器4通过导线与信号源10相连。
[0024]由光栅反馈半导体激光器I出射的激光经单模保偏光纤2传输，通过λ/2波片3射入液晶可变相位延迟器4，由信号源10输出的频率为2kHz的方波信号加载至液晶可变相位延迟器4上，方波信号的电压幅值可以改变激光在液晶中两正交偏振分量之间的相位延迟量，从而改变由液晶可变相位延迟器4输出的激光的偏振方向，由液晶可变相位延迟器4出射的激光透过偏振分束棱镜5射入非偏振分束镜片6，非偏振分束镜片6的分光比为95:5，其中透射的95 %的激光输出用于后续的光学实验，激光功率探测器7接收非偏振分束镜片6反射的5%的激光，激光功率探测器7将监测到的实时功率信号通过导线输入伺服控制器8。伺服控制器8通过导线分别连接示波器9和信号源10的调制输入端，伺服控制器8将接收到的实时功率信号与标准电压信号进行差分放大后分为两路，一路输入示波器9，在示波器9上显示信号可供测量监视;伺服控制器8对另一路信号进行比例积分，调整标准电压信号的幅值，将误差信号的直流偏置调零，同时调整增益值、信号输入偏置和比例积分常数，将反馈信号通过导线输入信号源10的调制输入端口，在信号源10中根据反馈到的信号调制方波信号幅度，通过对示波器9显示信号的监测以及对信号源10的方波信号幅度的调整，实现对线偏振激光的偏振和功率的闭环稳定锁定。
[0025]上述线偏振激光偏振和功率的稳定方法，包括以下步骤:
[0026]I)由光栅反馈半导体激光器I中发射出的激光束通过λ/2波片3和液晶可变相位延迟器4依次射入偏振分束棱镜5和非偏振分束镜片6上，并由非偏振分束镜片6反射到激光功率探测器7上；
[0027]2)转动λ/2波片3，将通过λ/2波片3入射到液晶可变相位延迟器4的激光偏振方向设置为竖直偏振;转动液晶可变相位延迟器4，使液晶可变相位延迟器4的慢轴与激光偏振方向的夹角成45° ；
[0028]3)将信号源10输出的方波信号加载至液晶可变相位延迟器4;
[0029]4)通过调整信号源10输出的方波信号的幅度，调整液晶可变相位延迟器4输出激光的偏振方向，输出激光穿过偏振分束棱镜5、入射到非偏振分束镜片6上，非偏振分束镜片6将激光束分为两束，一束透射出射用于后续的光学实验，另一束反射入激光功率探测器7，激光功率探测器7测量实时功率波动信号；
[0030]5)伺服控制器8将实时功率波动信号与标准电压信号差分放大得到误差信号，将误差信号分为两路，一路输出至示波器9监测；另一路进行比例积分、直流偏置调零以及调整增益值、信号输入偏置和比例积分常数，得到反馈信号输出到信号源10;
[0031]6)伺服控制器8将反馈信号输入信号源10的调制输入端口，根据反馈信号调制信号源10输出方波的信号幅度，再次调整增益值、信号输入偏置和比例积分常数，直至线偏振激光的偏振和功率调整稳定。
[0032]采用本实施例的线偏振激光偏振和功率的稳定装置以及稳定方法，对非偏振分束镜片6反射的激光在示波器9上观测到的曲线见图2，在图2中，曲线a为非偏振分束镜片6输出功率未稳定前的曲线，曲线b为采用本发明装置以及稳定方法对非偏振分束镜片6输出功率稳定后的曲线。由图2可见，非偏振分束镜片6输出功率未稳定前长期功率波动为30 %，非偏振分束镜片6输出功率稳定后激光功率波动显著减小为0.26%，有效地实现了对线偏振激光的偏振和功率的稳定。
[0033]实施例2
[0034]本实施例的光栅反馈半导体激光器I出射的激光波长为670ηπι，λ/2波片3的波长为670nm，其他零部件以及零部件之间的连接关系与实施例1相同。
[0035]实施例3
[0036]本实施例的光栅反馈半导体激光器I出射的激光波长为700ηπι，λ/2波片3的波长为700nm，其他零部件以及零部件之间的连接关系与实施例1相同。
【主权项】
1.一种线偏振激光偏振和功率的稳定装置，包括设置在安装板(11)上的光栅反馈半导体激光器(I)，设置在激光出射水平光轴方向安装板(11)上的单模保偏光纤(2)，设置在单模保偏光纤(2)的右侧激光出射水平光轴方向安装板(11)上的λ/2波片(3)，设置在激光出射垂直光轴方向安装板(11)上的激光功率探测器(7)，设置在安装板(11)上的伺服控制器(8)、示波器(9)、信号源(10)，激光功率探测器(7)通过导线与伺服控制器(8)相连，伺服控制器(8)通过导线与示波器(9)和信号源(10)的调制输入端相连，其特征在于:它还包括依次设置在λ/2波片(3)右侧激光出射水平光轴方向安装板(11)上的液晶可变相位延迟器(4)、偏振分束棱镜(5)、非偏振分束镜片(6)，液晶可变相位延迟器(4)通过导线与信号源(10)相连，非偏振分束镜片(6)位于激光功率探测器(7)的正上方、且与激光入射方向的夹角为45° ο2.根据权利要求1所述的线偏振激光偏振和功率的稳定装置，其特征在于:所述的液晶可变相位延迟器(4)的慢轴方向与激光偏振方向夹角为45°、通光孔径为10mm、波长为650?1050nm。3.根据权利要求1所述的线偏振激光偏振和功率的稳定装置，其特征在于:所述的λ/2波片(3)的波长为670?700nmo4.一种线偏振激光偏振和功率的稳定方法，其特征在于由以下步骤组成: 1)光栅反馈半导体激光器I中发射出的激光束通过λ/2波片(3)和液晶可变相位延迟器(4)依次射入偏振分束棱镜(5)和非偏振分束镜片(6)上，并由非偏振分束镜片(6)反射到激光功率探测器(7)上； 2)转动λ/2波片(3)，将通过λ/2波片(3)入射到液晶可变相位延迟器(4)的激光偏振方向设置为竖直偏振;转动液晶可变相位延迟器(4)，使液晶可变相位延迟器(4)的慢轴与激光偏振方向的夹角成45° ； 3)将信号源(10)输出的方波信号加载至液晶可变相位延迟器(4); 4)通过调整信号源(10)输出的方波信号的幅度，调整液晶可变相位延迟器(4)输出激光的偏振方向，输出激光穿过偏振分束棱镜(5)、入射到非偏振分束镜片(6)上，非偏振分束镜片(6)将激光束分为两束，一束透射出射，另一束反射入激光功率探测器(7)，激光功率探测器(7)测量实时功率波动信号； 5)伺服控制器(8)将实时功率波动信号与标准电压信号差分放大得到误差信号，将误差信号分为两路:一路输出至示波器(9)监测，另一路进行比例积分，直流偏置调零并调整增益值、信号输入偏置和比例积分常数，得到反馈信号输出到信号源(10); 6)伺服控制器(8)根据反馈信号调制信号源(10)方波的信号幅度，再次调整增益值、信号输入偏置和比例积分常数，直至线偏振激光的偏振和功率调整稳定。
【专利摘要】一种线偏振激光偏振和功率的稳定装置及稳定方法，激光通过液晶可变相位延迟器后采用偏振分束棱镜进行偏振过滤，将偏振波动转化为功率波动，并采用非偏振分束镜片进行功率波动取样后与标准电压信号进行比较，得出功率波动误差信号，调整加载在液晶可变相位延迟器上方波信号的电压幅值，可以改变激光在液晶中两正交偏振分量之间的相位延迟量的性质，将误差信号经过伺服控制器后反馈到液晶可变相位调制器上进行闭环锁定，实现线偏振激光的偏振和功率的同时稳定。本发明具有设计合理、结构简单、易于调整、插入损耗较小、无需机械转动等优点，可实时连续大范围调节激光功率，实现了激光偏振和功率高精度稳定，可应用到空间激光功率稳定实验装置中。
【IPC分类】H01S5/0683, H01S5/0687
【公开号】CN105449517
【申请号】CN201510943840
【发明人】王叶兵, 孔德欢, 常宏
【申请人】中国科学院国家授时中心
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月16日