[发明专利]一种用于拉曼激光系统的双通道相位抖动抑制装置和方法

摘要

本发明提出一种用于拉曼激光系统的双通道相位抖动抑制装置和方法，装置包括稳频激光器、1/2波片、偏振分光棱镜、45°反射镜、电光调制器、法布里‑珀罗干涉仪、声光调制器、平凸透镜、1/4波片、0°反射镜、PZT、起偏器、探测器、预处理电路、基于FPGA的控制电路、D/A转换器、声光调制器驱动、PZT驱动、电光调制器驱动和法布里‑珀罗干涉仪控制器。本发明实现对两束激光功率和频率的独立控制，分别采用高频反馈和低频反馈两条路径来抑制拉曼激光相位抖动，和单通道相位反馈系统相比，降低了对电路系统的要求，且提高了相位反馈系统的稳定性。

主权项

一种用于拉曼激光系统的双通道相位噪声抑制装置，包括稳频激光器、第一1/2波片、第一偏振分光棱镜、第二1/2波片、45°反射镜、电光调制器、法布里‑珀罗干涉仪、第三1/2波片、声光调制器、平凸透镜、1/4波片、0°反射镜、PZT、第二偏振分束棱镜、第三偏振分束棱镜、起偏器、探测器、预处理电路、基于FPGA的控制电路、第一D/A转换器、第二D/A转换器、声光调制器驱动、PZT驱动、电光调制器驱动、法布里‑珀罗干涉仪控制器和第四1/2波片；稳频激光器为激光源，第一1/2波片改变从激光器输出的激光的偏振态，与第一偏振分光棱镜配合，调节经过第一偏振分束棱镜透射端口和反射端口的光功率，第一偏振分光棱镜的透射激光偏振态为水平线偏振光，反射激光偏振态为垂直线偏振光，第二1/2波片将第一偏振分光棱镜透射激光的偏振态改变90°，经过第二偏振分光棱镜后光路偏转90°，被全部反射，45°反射镜偏折经过第一偏振分光棱镜反射的激光，使其光路偏振90°，电光调制器对入射的激光进行相位调制，产生‘‑1’级、‘0’级和‘+1’级边带，‘±1’级边带和‘0’级光的频差为电光调制器的中心谐振频率，电光调制器驱动产生驱动电光调制器所需的频率和微波功率，法布里‑珀罗干涉仪对经过电光调制器的多频率激光进行光学选频，仅允许‘‑1’级边带通过，法布里‑珀罗干涉仪控制器产生所需的控制信号，保证法布里‑珀罗干涉仪的腔长对应的透射频率和电光调制器的谐振频率一致，第三1/2波片改变经过法布里‑珀罗干涉仪后的激光偏振态，和第三偏振分光棱镜配合，使一部分激光透射，一部分激光反射，声光调制器对第二偏振分光棱镜反射的激光进行调制，产生‘‑1’级、‘0’级和‘+1’级光，选取‘‑1’级激光，声光调制器驱动产生驱动声光调制器所需的频率和功率，平凸透镜调整声光调制器的输出光路，进行准直，平凸透镜的前焦点位于声光调制器的中心，1/4波片将经过声光调制器的线偏振光变为圆偏振光，0°反射镜反射经过1/4波片的圆偏振光，将左旋圆偏振光改变为右旋圆偏振光，反射镜位于平凸透镜的后焦点处，PZT调节0°反射镜的形变，产生相位反馈所需的位移，PZT紧密放置在0°反射镜的后表面，PZT驱动提供给PZT驱动0°反射镜所需的控制信号，起偏器接收从第三偏振分光棱镜出射的激光，然后将两束垂直偏振态的激光投影到同一个偏振态，发生拍频，探测器接收光学拍频信号，并将其转换为待处理的电信号，预处理电路将高频信号进行下变频得到中频信号，将模拟电信号转化为数字电信号，FPGA控制电路处理预处理电路提供的中频误差信号，得到两路输出相位反馈控制信号，第一D/A转换器和第二D/A转换器将FPGA输出的数字相位抖动反馈控制信号转换为模拟控制信号，然后分别控制声光调制器驱动和PZT驱动。