[发明专利]一种单纵模中红外OPO激光器的锁频系统及方法

说明书

本发明提供一种适用于单纵模中红外光参量振荡器的锁频系统及方法。该系统为单纵模中红外光参量振荡器设计，由超稳氦氖激光器、法布里波罗干涉腔、分光镜、光电探测器、压电陶瓷促动器、压电陶瓷驱动器、数据采集卡及存储有相应程序的计算机组成。工作时氦氖激光与被锁定闲频光同轴入射到法布里波罗干涉腔内，由于波长与干涉腔的腔长存在匹配关系，出射光强度会随着腔长变化而变化。氦氖激光波长已知，可作为波长校正标准，对腔长进行扫描，根据氦氖信号得知单纵模中红外光参量振荡器输出的光对应的波长，以此为依据运算得到所需腔长偏移量，通过压电陶瓷驱动器驱动压电陶瓷促动器进行修正，该系统可实现被锁单纵模中红外光参量振荡器波长的稳定。

技术领域

本发明属于光电技术及控制技术领域，涉及一种单纵模中红外OPO激光器的锁频系统及方法。

背景技术

自从1960年世界上第一台红宝石激光器问世，50多年来，激光技术发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如激光加工技术、激光检测与计量技术、激光光谱分析技术、非线性光学、超快激光学、激光化学、激光雷达等。为了适应不同的需求，激光器也向着更高能量，更宽覆盖波长，更窄线宽，更短脉宽等方向发展。

中红外激光位于大气窗口，该波段激光对大雾烟尘等具有较强穿透力，在大气污染探测和激光遥感等领域具有广泛的用途，同时在光通信、光化学、同等不同位素分类等不同行业都有非常重要的应用，是国内外激光领域研究热点之一。但由于波长比较特殊，中红外激光器种类一直比较少，包括光学参量震荡器即OPO，量子级联激光器，CO₂激光器。其中只有单纵模OPO结构简单、转化效率高、光束质量好、稳定性强，成为中红外激光器的首选。但在实际使用过程中，由于OPO本身容易受到使用环境的影响，OPO输出的激光模式并不能保持一直稳定，这为实际使用带来了不便。

发明内容

针对上述问题，为了使单纵模中红外OPO激光器被稳定的使用，发挥应有的作用，本发明设计了一种单纵模中红外OPO激光器的锁频方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种单纵模中红外OPO激光器的锁频系统，包括：单纵模中红外光参量振荡器、超稳氦氖激光器、法布里波罗干涉腔、分光镜、光电探测器、压电陶瓷驱动器、压电陶瓷促动器、数据采集卡及存储有执行程序的计算机；

单纵模中红外光参量振荡器接收OPO泵浦光源、输出单纵模中红外信号光和闲频光；超稳氦氖激光器输出氦氖激光；氦氖激光与闲频光同轴入射到法布里波罗干涉腔内，法布里波罗干涉腔的输出光经过分光镜后分别被两个光电探测器检测输出闲频光检测信号、氦氖激光检测信号，再经过数据采集卡发送至计算机；

计算机输出两路信号给两个压电陶瓷驱动器，分别控制设置在法布里波罗干涉腔一侧的压电陶瓷促动器、设置在单纵模中红外光参量振荡器上的压电陶瓷促动器工作，改变法布里波罗干涉腔和单纵模中红外光参量振荡器的腔长。

所述单纵模中红外光参量振荡器包括：泵浦光输入镜、腔镜、闲频光输出镜、信号光输出镜、非线性效应晶体构成振荡腔；腔镜的镜架上安装有用于调节振荡腔腔长的压电陶瓷促动器；泵浦光为1064nm的单纵模激光。

所述氦氖激光与闲频光同轴入射到法布里波罗干涉腔内，是通过多个设置在氦氖激光与闲频光的光路上的反射镜、合束镜构成的调节光路来完成的。

所述法布里波罗干涉腔包括：2个用于构成振荡腔的腔镜，腔镜内侧为凹面且镀有对闲频光所在波段和氦氖激光的高反射率镀膜，外侧为平面且镀有对闲频光所在波段和氦氖光的高透光率增透膜。

所述光电探测器能够分别探测600nm-700nm的可见光、2000nm-5000nm的中波段红外光，并在不同的光强下输出不同幅值的模拟信号。

所述数据采集板卡，将闲频光检测信号、氦氖激光检测信号转换成数字信号输出给计算机。