[发明专利]一种单片式温控标准具

说明书

本发明公开了一种单片式温控标准具，属于激光光谱、半导体激光器稳频技术领域。解决激光光谱技术领域中如何在宽频率范围上实现低成本、结构简单的激光连续频率调谐和波长锁定问题。本发明利用这种单片式温控F‑P标准具对注入激光滤波后，通过光学反馈系统把激光器锁定到透射峰可调谐的温控标准具上，实现激光频率的连续可调谐和长期频率稳定。通过改变温度控制单片式温控标准具的腔长达到波长的可调谐目的。

技术领域

本发明属于激光稳频技术领域，具体涉及一种单片式温控标准具。

背景技术

激光稳频技术在激光光谱、原子物理等领域起到关键作用，例如：原子的激光冷却与俘获、量子操控、量子存储以及量子通信等。在实验中，激光频率锁定需要考虑锁定频率位置和稳定性这两个关键因素，才能将激光稳定在期望的范围内。

目前激光稳频技术也越来越成熟，一种技术是利用饱和吸收光谱将激光锁定到原子或分子共振谱线上，来获得较窄的激光线宽和更好的频率分辨率。该方法因其简单、有效、稳定性好、再现性强而得到广泛应用，但缺点是激光频率只能锁定在固定的跃迁线上，因此锁定的频率范围非常局限。对于较大频率差情况下的激光稳频，通常使用外部光学腔将参考激光的稳定性传递到目标激光上，实现稳频。对于要求更高的超稳激光源，常采用超稳腔实现亚赫兹线宽上的频率锁定。然而这类光学腔成本较高、结构复杂，容易受到外界干扰，不适用于简单、紧凑的实验系统。

发明内容

针对目前光学腔成本较高、结构复杂，容易受到外界干扰，不适用于简单、紧凑的实验系统的问题，本发明提供了一种单片式温控标准具。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种单片式温控标准具，包括平凸透镜、导热壳、温度传感器、半导体制冷器和外壳；所述平凸透镜、所述导热壳、所述温度传感器和所述半导体制冷器均设置在所述外壳的内部；在所述导热壳和所述外壳上均开有一个通孔；两个所述通孔同轴设置；所述平凸透镜设置在所述导热壳的通孔中；

所述温度传感器设置在所述导热壳上；

所述半导体制冷器嵌入所述外壳底部，紧贴在所述导热壳表面。

进一步，所述平凸透镜两面均镀有反射率为99.0％的介质膜。

进一步，所述平凸透镜的材料为BK7玻璃，厚度为6.3mm，曲率半径为40.7mm。材料对于近红外光有很高的透射率和良好的热膨胀系数。

进一步，所述导热壳为红铜导热壳；所述温度传感器为热敏电阻温度传感器；所述外壳为保温外壳。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

本发明单片式温控标准具，具有很好的边模抑制效果，滤波效果受外界环境影响小，是一种低成本、窄带、可调谐光学滤波腔结构。

基于单片式温控标准具构建的调谐半导体激光器频率锁定系统，通过控制单片式温控标准具腔长实现对透射激光波长的连续调谐和波长锁定，系统整体结构紧凑，装置简单，成本低。

基于调谐半导体激光器频率锁定系统对激光器频率进行连续调谐和波长锁定的方法，能够实现对激光波长的宽频率范围内的连续调谐和高稳定性的频率锁定。

附图说明

图1为本发明所述单片式温控标准具的结构示意图；

图2为本发明所述系统的结构框图；

图3为单片式温控标准具标的透射光谱信号曲线图；

图4为单片式温控标准具的自由光谱区示意图；

图5为单片式温控标准具透射激光频率随温度变化关系示意图；

图6为激光自由运行和锁定后的频率稳定效果示意图。