[发明专利]一种中波红外激光功率稳定装置及稳定方法

说明书

技术领域

本发明属于激光功率稳定技术领域，尤其涉及的是一种中波红外激光功率稳定装置及稳定方法。 

背景技术

随着科技的发展和研究的深入，尤其是低温辐射计的发明使光辐射计的不确定度改善到了10-5量级，这就对待测光源功率的稳定性提出了很高的要求。激光因其准直性、单色性和高功率密度等优点而被选用。一般的激光器本身的功率稳定性约在百分之几的范围，不能直接使用，需要采取一定的稳功率措施，使其功率稳定度达到与低温辐射计相匹配的水平。稳定激光功率主要有两个途径，一是通过电源调整、谐振腔调节以及频率稳定等方法在激光器本身上实现激光功率的稳定；二是通过光反馈的方法直接对激光输出光束进行调制，以抵消激光鼠的功率起伏。前者可以把功率控制在1%附近，后者可以达到10-4量级（参见姚和军等人在计量学报上发表《高精度激光束功率稳定器的研究》），因此本专利选择使用外调制的方法。 

目前，针对激光功率稳定方面，国内外已经有很多的研究，并且已经取得很好的效果，尤其是在可见光波段，研究人员通过电光调制、液晶调制以及磁光调制等方法实现了对激光功率的高精度稳定控制，其稳定度到10-4以上的量级。进行了激光功率稳定控制技术相关的检索，检索结果如下： 

1、一种稳定的激光光源 

重庆东电通信技术有限公司申请的发明专利，2004年4月27日，公布号为CN2610533Y。半导体激光器输出的激光经检测信号放大电路转换后与基准电压进行比较处理，将比较后的信号输入到激光功率反馈控制电路中，实现LD激光器的电源的稳定，进而实现激光管功率的稳定。 

2、磁控式全固态激光器输出功率稳定装置 

中国科学院半导体研究所申请的发明专利，2011年8月24日，公布号为CN102163796A。利用磁控式镜片平移装置带动激光器的全反射镜前后移动改变腔长，进而改变谐振腔的损耗，实现对激光输出功率的改变。输出的激光经分光镜分光，一路光作为参考光，经过光电转换进入控制系统，控制系统按照内部程序运算，计算出合适的谐振腔腔长改变量，并发出相应的驱动电信号精确调节磁控式镜片平移装置的前后位移，带动全反射镜前后位移改变腔长，从而改变激光腔的腔内损耗，补偿功率波动。 

3、基于液晶空间光调制器的激光束整形，光学学报，2012年5月第32卷第5期。 

于晓晨等人基于液晶调制的方法进行了光功率稳定控制的研究。由于液晶空间光调制器（ＬＣＳＬＭ）以液晶的电控向列扭曲效应和电控双折射效应为主要工作原理，采用电寻址方式，以电压的变化改变空间上光分布的强度、相位、偏振态和波长等，通过光电转化系统把激光功率的变化转换成电压的变化，就可以实现激光功率的稳定控制。美国的BEOC公司已经在提供基于空间光液晶调制的激光功率控制器，稳定后的效果很好，达到了10-5-10-6。 

4、高精度激光束功率稳定器的研究 

姚和军等人在计量学报上发表的高精度激光束功率稳定器的研究，利用电光晶体的泡克尔斯效应调制激光束的投射功率，参考信号经过光电转换和信号处理电路处理后反馈给电光调制器，补偿功率的变化，在可见光波段稳定性达到10-5量级。英国NPL已经可以提供相应的激光功率控制器， 其稳定性在10-5-10-6。 

5、一种激光腔外功率稳定装置和锁定方法 

浙江大学申请的发明专利，2011年8月3日，公布号为CN102141692A。基于声光调制原理，其射频驱动电压与激光通过调制器的衍射效率有确定的关系，在声光调制器后面经过了由二分之一波片和偏振分束器组成的偏振纯化光路和非偏振分束器，一路光输出，另外一路光作为参考光通过光电二极管和稳定控制电路处理，输出调制信号，调节调制器的衍射效率，补偿功率的变化。由于一般的分束器对不同的偏正光的分光比并不是完全的恒定不变，因此偏振纯化光路可以把长时间的偏振稳定性转化成功率变化激光器本身输出功率的变化一起反馈补偿补偿。 

现有技术没有解决中波红外波段激光功率的稳定控制问题，在中红外波段的研究很少，本发明的目的在于填补国内在中波红外激光功率稳定控制研究的空白。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种中波红外激光功率稳定装置及稳定方法。 

本发明的技术方案如下：