[发明专利]一种测定激光器整体结构特征频率的方法

说明书

本发明公开了一种测定激光器整体结构特征频率的方法，需要激励发生子系统、激光器饱和吸收稳频子系统、数据采集子系统共同实现。首先激光器饱和吸收稳频子系统将激光器输出频率锁定在K原子某一超精细能级饱和吸收峰上；然后激励发生子系统中的函数发生器控制全频喇叭产生声波，对激光器外壳施加从低频到高频扫频激励；同时数据采集子系统在触发模式下用NI板卡和接线盒采集光电探测器的输出电压；分析数据时，在某些频率附近的电压值具有峰型线型，这些频率中心点就是激光器整体结构的特征频率。本方法能够在各种实际工作环境中精确测定激光器整体结构的特征频率，为超高灵敏原子惯性、磁场测量的实验结果误差分析提供支持。

技术领域

本发明涉及激光器检测的技术领域，具体涉及一种测定激光器整体结构特征频率的方法，适用于在误差分析时，需要知道激光器整体结构特征频率的相关光学实验。

背景技术

随着国民经济的发展，半导体激光器在工业生产和实验研究方面获得了极大的关注和应用，特别是近年来，激光器作为原子物理实验的关键设备，为我们通过光与原子的相互作用去认识原子的特性，研究量子传感技术，操纵原子提供了可靠的技术手段。半导体激光器工作时要求频率和功率保持稳定。

激光器工作时受到的噪声干扰是多个频率的信号的综合。如果噪声中包含激光器整体结构的共振频率，激光器输出频率的稳定性就会受到干扰。在实验结果的误差分析和故障排查中，处于共振频率的噪声产生的干扰是一个不可忽略的重要因素。

激光器本身是一个由众多精密部件组装而成的复杂的光机电集成系统，共振是其中的机械结构部分的特性。目前对于机械结构的特征频率的测定主要方法有：用软件建模，设置参数和条件，进行仿真分析；按照结构的连接方式构建数学模型，结合实验进行参数识别等方法。如果机械结构非常的精密、复杂，现有方法面临着模拟实际不同的工作环境时准确选取参数比较困难等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有的测定机械结构特征频率的方法应用在激光器上面临的不足，提出一种测定激光器整体结构特征频率的方法，能够在真实的工作环境下测定激光器的特征频率，操作简单，结果可靠。

本发明的技术解决方案是：一种测定激光器整体结构特征频率的方法，该方法利用的装置包括激励发生子系统、激光器饱和吸收稳频子系统、数据采集子系统，其中，激励发生子系统利用函数发生器产生控制信号，输入到全频喇叭上产生扫频声压，作用于激光器整体结构上；激光器饱和吸收稳频子系统通过光电探测器产生对应于稳定频率的电压信号，用作检测激光器整体结构特征频率的敏感源；数据采集子系统用NI板卡和接线盒高速采集光电探测器输出的模拟电压信号；

在激励发生子系统中，函数发生器产生频率从低到高线性变化的正弦扫频电压信号，控制全频喇叭，设置成手动触发模式，使激励信号频率与信号采集系统采集到的电压保持同步；

激光器饱和吸收稳频子系统采用K原子的超精细能级饱和吸收峰作为稳频点，对应稳定的电压信号，在此基础上由激光器对激励信号的频域响应来分析激光器整体结构的特征频率；

数据采集子系统中，函数发生器产生的触发脉冲控制NI接线盒同步采集光电探测器输出的电压信号；在某些频率附近的电压值具有峰型线型，这些频率中心点就是激光器整体结构的特征频率。