一种激光稳频装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及激光器领域，特别涉及一种激光稳频装置。
【背景技术】
[0002]随着激光器的应用范围越来越广泛，对激光器输出频率的稳定度要求越来越高。但目前绝大多数激光器都会存在频率漂移的问题。
[0003]—般而言，激光器存在的频率漂移，是由于谐振腔的等价腔长的漂移变化所引起的，而谐振腔的等价腔长受到多种因素的影响，难以完全消除。因此，需要通过其他方式对激光器的输出频率进行稳频。
【发明内容】
[0004]为了解决高精度的激光稳频问题，本发明实施例提供了一种激光稳频装置。所述技术方案如下:
[0005]本发明实施例提供了一种激光稳频装置，所述装置包括光粒子模块、短稳模块和长稳模块；
[0006]所述光粒子模块包括:用于产生激光信号的激光管、用于对所述激光信号进行频率调制的光频调制单元、用于供所述光频调制单元的调制后的激光信号通过的谐振腔、用于对通过所述谐振腔后的激光信号进行光电检测得到第一光检信号的第一光检单元、根据所述第一光检信号输出纠偏信号的伺服单元、用于采用所述纠偏信号调整所述激光管输出的激光信号的频率的压电控制单元，所述光频调制单元、所述谐振腔和所述第一光检单元依次设置在所述激光信号的光路上；
[0007]所述短稳模块包括:设置在所述激光管输出的激光信号的光路上的第一分光单元、设置在所述第一分光单元获取到的激光信号的光路上的第二分光单元、用于对所述第二分光单元分出的激光信号中的一路激光信号进行调制的无源腔、用于对经过所述无源腔调制的激光信号和另一路激光信号进行光电检测得到两路第二光检信号的第二光检单元、用于对所述两路第二光检信号进行锁频处理并输出所述第一稳频信号的谱线斜率调节单元；
[0008]所述长稳模块包括:设置在所述第二分光单元分出的一路激光信号的光路上的第三分光单元、用于对所述第二分光单元分出的激光信号中的一路转换为第三光检信号的第三光检单元、用于输出两路调制信号的信号调制单元、用于采用所述两路调制信号其中的一路与所述第三光检信号进行相位检测得到鉴相信号的鉴相单元、用于对另一路所述调制信号进行分频处理的分频器、采用分频处理后的信号与另一路所述调制信号的三次导数信号进行鉴频得到鉴频信号的鉴频单元、用于将所述鉴相信号和所述鉴频信号合成为第二稳频信号输出到所述压电控制单元的输出单元。
[0009]优选地，所述光粒子模块还包括用于从所述激光管产生的激光信号中滤除特定频率的激光信号的第一吸收室，所述第一吸收室设置在所述激光管和所述光频调制单元之间的光路上。
[0010]进一步地，所述光粒子模块还包括用于从经过所述光频调制单元调制后的激光信号中滤除特定频率的激光信号的第二吸收室，所述第二吸收室设置在所述光频调制单元和所述第一光检单元之间的光路上。
[0011]进一步地，所述光频调制单元包括处理单元、直接数字式频率合成器和微波射频单元，所述处理单元分别与所述直接数字式频率合成器及所述伺服单元电连接，所述直接数字式频率合成器与所述微波射频单元电连接。
[0012]优选地，所述第一分光单元、第二分光单元和第三分光单元均为分光片。
[0013]优选地，所述第一光电检测单元和第三光检单元均为光电池。
[0014]可选地，所述第二光检单元包括分别设置在所述无源腔和所述谱线斜率调节单元之间以及所述激光管和所述谱线斜率调节单元之间的两个光电池。
[0015]优选地，所述压电控制单元为压电晶体驱动器。
[0016]优选地，所述谱线斜率调节单元包括高速运算放大器和补偿单元，所述高速运算放大器接收所述第二光检单元输出的所述第二光检信号并进行差分放大运算，所述补偿单元根据运算后的差值产生所述第一稳频信号。
[0017]优选地，所述分频器的分频比为1/3。
[0018]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过光粒子模块内的伺服单元产生的纠偏信号通过压电控制单元调整激光管输出的激光信号的频率，光粒子模块是基于原子跃迀频率进行纠偏的，所以可以保证激光管的输出锁定在原子跃迀频率的一定范围内；短稳模块内的谱线斜率调节单元向光粒子模块反馈第一稳频信号以调整激光管输出的激光信号的频率，由于第一稳频信号是基于鉴频斜率产生的，因此可以保证激光信号的短期稳定度；长稳模块向光粒子模块反馈第二稳频信号以调整激光管输出的激光信号的频率，第二稳频信号是基于调整信号的三次导数鉴频产生的，因此可以保证激光信号的长期稳定度;本申请同时通过上述三种方式同时对激光管进行调节，以获得频率稳定的激光信号。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本发明实施例提供的一种激光稳频装置的系统结构示意图；
[0021 ]图2是本发明实施例提供的原子谱线图；
[0022]图3是本发明实施例提供的原子谱线图。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0024]本发明实施例提供了一种激光稳频装置，如图1所示，该装置包括光粒子模块10、短稳模块20和长稳模块30，光粒子模块10输出激光信号，短稳模块20接收激光信号并向光粒子模块10反馈第一稳频信号，长稳模块30接收激光信号并向光粒子模块10反馈第二稳频信号。
[0025]光粒子模块10包括:用于产生激光信号的激光管11、用于对激光信号进行频率调制的光频调制单元13、用于供光频调制单元13的调制后的激光信号通过的谐振腔、用于对通过谐振腔后的激光信号进行光电检测得到第一光检信号的第一光检单元23、根据所述第一光检信号输出纠偏信号的伺服单元16、用于根据纠偏信号、第一稳频信号和第二稳频信号调整激光管11输出的激光信号的频率的压电控制单元17，光频调制单元13、谐振腔和第一光检单元15以此设置在激光信号的光路上，伺服单元16分别与第一光检单元15及压电控制单元17电连接，压电控制单元17与激光管11电连接。
[0026]短稳模块20包括:设置在激光管11输出的激光信号的光路上的第一分光单元23、设置在第一分光单元23获取到的激光信号的光路上的第二分光单元、用于对两路激光信号中的一路激光信号进行调制的无源腔21、用于将经过无源腔21调整的激光信号和未经过无源腔21调整的激光信号分别转换为第二光检信号的第二光检单元23、用于对第二光检信号进行锁频处理并输出第一稳频信号的谱线斜率调节单元24，谱线斜率调节单元24分别与第二光检单元22和压电控制单元17电连接。
[0027]长稳模块30包括:设置在所述第二分光单元25分出的一路激光信号的光路上的第三分光单元37、用于对第三分光单元37分出的激光信号中的一路转换为第三光检信号的第三光检单元31、用于输出两路调制信号的信号调制单元33、用于采用两路调制信号其中的一路与第三光检信号进行相位检测得到鉴相信号的鉴相单元、用于对两路调制信号其中的一路调制信号进行分频处理的分频器34、鉴相单元32接收两路调制信号其中的另一路调制信号，还包括采用分频处理后的信号与另一路调制信号的三次导数信号进行鉴频得到鉴频信号的鉴频单元35、用于将鉴相信号和鉴频信号合成为第二稳频信号输出到压电控制单元17的输出单元36，鉴相单元32分别与第三光检单元31、信号调制单元33和输出单元36电连接，分频器34分别与信号调制单元33和鉴频单元35电连接，输出单元36分别与鉴频单元35及压电控制单元17电连接。
[0028]本发明实施例通过光粒子模块内的伺服单元产生的纠偏信号通过压电控制单元调整激光管输出的激光信号的频率，光粒子模块是基于原子跃迀频率进行纠偏的，所以可以保证激光管的输出锁定在原子跃迀频率的一定范围内；短稳模块内的谱线斜率调节单元向光粒子模块反馈第一稳频信号以调整激光管输出的激光信号的频率，由于第一稳频信号是基于鉴频斜率产生的，因此可以保证激光信号的短期稳定度;长稳模块向光粒子模块反馈第二稳频信号以调整激光管输出的激光信号的频率，第二稳频信号是基于调整信号的三次导数鉴频产生的，因此可以保证激光信号的长期稳定度;本申请同时通过上述三种方式同时对激光管进行调节，以获得频率稳定的激光信号。
[0029]如图1所示，激光信号在通过分光单元时，分为两路，一路沿原方向继续运动，另一路形成新的激光光路，供分光单元所在模块使用。
[0030]具体实现时，光粒子模块10还包括用于从激光管11产生的激光信号中滤除特定频率的激光信号的第一吸收室12，第一吸收室12设置在激光管11和光频调制单元13之间的光路上O
[0031]进一步地，光粒子模块10还包括用于从经过光频调制单元13调制后的激光信号中滤除特定频率的激光信号的第二吸收室14，第二吸收室14设置在光频调制单元13和第一光检单元15之间的光路上。
[0032]具体地，第一吸收室12和第二吸收室14内充有气体，以对激光器输出的激光信号进行过滤，输出预定频率的激光信号，该预定频率为该气体原子的吸收中心频率。
[0033]具体地，光频调制单元13包括处理单元、直接数字式频率合成器和微波射频单元，处理单元分别与直接数字式频率合成器及伺服单元16电连接，直接数字式频率合成器