一種基于EOM和PZT的光學共振腔的鎖定裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種基于EOM和PZT的光學共振腔的鎖定裝置，在共振腔前光路上放置EOM1，通過EOM1給入射激光相位調制正弦信號，在共振腔內放入EOM2，并調節共振腔模式匹配，將入射腔鏡的反射光強信號分成兩路，分別和正弦信號混頻后低通濾波，得到兩路鑒頻誤差信號；將一路誤差信號接入PID1，調節安裝在共振腔鏡上的壓電陶瓷PZT，將共振腔鎖定在激光輸出透射峰上，將另一路誤差信號接入PID2，將初步鎖定的共振腔進一步優化鎖定。本發明專利技術先用響應速度慢、鎖定帶寬較小的PZT將共振腔鎖定，再用響應速度快、鎖定帶寬大的共振腔內EOM2優化鎖定效果，共振腔的鎖定帶寬得到提高，輸出光強的波動更小，共振腔的穩定性更高。

An optical resonator locking device based on EOM and PZT

The invention provides a locking device of optical cavity EOM and based on PZT, in the resonant cavity before the light path to place EOM1, laser phase modulation sine signal through EOM1, in the resonant cavity into the EOM2, and adjust the resonant cavity mode matching, the mirror reflection intensity of incident signal and the sine signal is divided into two parts, respectively after mixing the low pass filter, obtains two phase frequency error signal; the error signal of the PID1 access road, installed in the mirror on the regulation of resonance of piezoelectric ceramic resonator PZT, will be locked in the laser output transmission peak, will be another way to access the error signal PID2, resonant cavity will further optimize the initial lock lock. The present invention first with the slow response speed, locking bandwidth smaller PZT resonant cavity is locked, and fast response speed, locking with optimal locking effect EOM2 large resonant cavity, resonant cavity locking bandwidth is improved, smaller fluctuations of output light intensity, the higher stability of resonant cavity.

【技術實現步驟摘要】
一種基于EOM和PZT的光學共振腔的鎖定裝置
本專利技術涉及激光
，具體是一種光學共振腔的鎖定裝置。
技術介紹
光學共振腔是降低激光強度噪聲和相位噪聲并改善光斑質量的一種行之有效的技術手段，對非經典光場的產生起著重要作用。良好的激光空間模式，可以提高后續實驗中的腔模式匹配效率，例如倍頻過程，較高的模式匹配效率可以降低倍頻過程的閾值，提高倍頻轉化效率；同時還可以提高其作為本底光與OPO過程輸出的壓縮光之間的模式重疊率，保證平衡零拍探測系統具有高的探測效率。另一方面，低噪聲的泵浦激光對高質量非經典光場的產生也很重要。共振腔的穩定性直接關系到輸出激光的質量。目前主要采用壓電陶瓷PZT來反饋鎖定共振腔，使輸出激光強度長期穩定的保持在透射峰上。但是這種裝置的鎖定帶寬主要受限于驅動PZT的高壓放大器，其帶寬一般為幾kHz，對高頻抖動的鎖定效果較差。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，本專利技術提供一種光學共振腔的鎖定裝置，能夠提高控制系統的鎖定帶寬，優化鎖定效果。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種光學共振腔的鎖定裝置，包括光電探測器、電光相位調制器、PID控制器、混頻器、低通濾波器和耦合透鏡。所述的信號發生器為一號電光相位調制器提供正弦信號；所述的一號電光相位調制器放置在激光注入光學共振腔的腔前光路上，給入射激光相位調制正弦信號；所述的光學共振腔內放置二號電光相位調制器；相位調制后的入射激光經過一號耦合透鏡調節共振腔模式匹配，入射腔鏡的反射光經過二號耦合透鏡照射到光電探測器；所述的光電探測器提取入射腔鏡的反射信號，分成兩路，分別利用混頻器和正弦信號混頻，然后再分別經過低通濾波器，共得到兩路鑒頻誤差信號；一路鑒頻誤差信號輸入一號PID控制器，一號PID控制器輸出的控制信號通過高壓放大器調節安裝在共振腔鏡上的壓電陶瓷PZT，將光學共振腔鎖定在激光輸出透射峰上；另一路鑒頻誤差信號接入二號PID控制器，二號PID控制器輸出的控制信號連接二號電光相位調制器，繼續將共振腔鎖定在激光輸出透射峰上。本專利技術的有益效果是：先通過鎖定帶寬較低的PZT鎖定共振腔，然后再通過共振腔內的EOM繼續鎖定，由于EOM響應速度快，鎖定帶寬大，所以能夠克服外界環境的高頻擾動，從而增大了整個系統的鎖定帶寬，優化了鎖定效果，輸出激光可以持久穩定的保持在最大透射峰上。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖；圖中，1-激光器，2-電光相位調制器，3-信號發生器，4-低通濾波器，5-PID控制器，6-高壓放大器，7-光學共振腔，8-電光相位調制器，9-耦合透鏡，10-耦合透鏡，11-混頻器，12-光電探測器，13-混頻器，14-PID控制器，15-低通濾波器。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明，本專利技術包括但不僅限于下述實施例。本專利技術提供的一種光學共振腔的鎖定裝置，包括以下內容：(1)在共振腔前光路上放置電光相位調制器EOM1，通過共振腔前EOM1給入射激光相位調制正弦信號，在共振腔內放入另一個EOM2，并調節共振腔模式匹配，將入射腔鏡的反射光強信號分成兩路，分別和正弦信號混頻后低通濾波，得到兩路鑒頻誤差信號。(2)將一路誤差信號接入PID1控制器中，PID1的控制信號通過高壓放大器調節安裝在共振腔鏡上的壓電陶瓷PZT，利用PID1控制器將共振腔鎖定在激光輸出透射峰上。(3)將另一路誤差信號接入第二個PID2控制器，PID2的控制信號連接共振腔內EOM2，利用PID2將初步鎖定的共振腔進一步優化鎖定。基于PZT的鎖定裝置由于驅動PZT的高壓放大器和PZT的工作帶寬較低，所以對共振腔鎖定帶寬有限，當環境擾動較快時，輸出激光的強度波動較大。本專利技術先通過鎖定帶寬較低的PZT鎖定共振腔，然后再通過共振腔內的EOM繼續鎖定，由于EOM響應速度快，鎖定帶寬大，所以能夠克服外界環境的高頻擾動，從而增大了整個系統的鎖定帶寬，優化了鎖定效果，輸出激光可以持久穩定的保持在最大透射峰上。本專利技術的實施例如圖1所示，包括激光器1、電光相位調制器2、8、信號發生器3、光電探測器12、PID控制器5、14、高壓放大器6、光學共振腔7、混頻器11、13、低通濾波器4、15和耦合透鏡9、10。本專利技術的操作步驟如下：(1)激光器1發出的激光注入到光學共振腔7，在共振腔前光路上放置一號電光相位調制器EOM2，信號發生器3給其提供正弦信號。通過共振腔前EOM2給入射激光相位調制正弦信號，在共振腔內放入二號電光相位調制器EOM8，并利用一號耦合透鏡9調節共振腔模式匹配，入射腔鏡的反射光經過二號耦合透鏡10后照射到光電探測器12，光電探測器12提取入射腔鏡的反射信號。將入射腔鏡的反射信號分成兩路，分別利用混頻器11、13和正弦信號混頻，然后再分別經過低通濾波器4、15得到兩路鑒頻誤差信號。(2)將一路誤差信號接入一號PID控制器5中，一號PID控制器5的控制信號通過高壓放大器6調節安裝在共振腔鏡上的壓電陶瓷PZT，利用一號PID控制器5將共振腔鎖定在激光輸出透射峰上。(3)將另一路誤差信號接入二號PID控制器14，二號PID控制器14的控制信號連接共振腔內EOM8，利用二號PID控制器14繼續將共振腔鎖定在激光輸出透射峰上，使經過步驟(2)后初步鎖定的共振腔得到進一步優化鎖定。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于EOM和PZT的光學共振腔的鎖定裝置，包括光電探測器、電光相位調制器、PID控制器、混頻器、低通濾波器和耦合透鏡，其特征在于：所述的信號發生器為一號電光相位調制器提供正弦信號；所述的一號電光相位調制器放置在激光注入光學共振腔的腔前光路上，給入射激光相位調制正弦信號；所述的光學共振腔內放置二號電光相位調制器；相位調制后的入射激光經過一號耦合透鏡調節共振腔模式匹配，入射腔鏡的反射光經過二號耦合透鏡照射到光電探測器；所述的光電探測器提取入射腔鏡的反射信號，分成兩路，分別利用混頻器和正弦信號混頻，然后再分別經過低通濾波器，共得到兩路鑒頻誤差信號；一路鑒頻誤差信號輸入一號PID控制器，一號PID控制器輸出的控制信號通過高壓放大器調節安裝在共振腔鏡上的壓電陶瓷PZT，將光學共振腔鎖定在激光輸出透射峰上；另一路鑒頻誤差信號接入二號PID控制器，二號PID控制器輸出的控制信號連接二號電光相位調制器，繼續將共振腔鎖定在激光輸出透射峰上。

【技術特征摘要】
1.一種基于EOM和PZT的光學共振腔的鎖定裝置，包括光電探測器、電光相位調制器、PID控制器、混頻器、低通濾波器和耦合透鏡，其特征在于：所述的信號發生器為一號電光相位調制器提供正弦信號；所述的一號電光相位調制器放置在激光注入光學共振腔的腔前光路上，給入射激光相位調制正弦信號；所述的光學共振腔內放置二號電光相位調制器；相位調制后的入射激光經過一號耦合透鏡調節共振腔模式匹配，入射腔鏡的反射光經過二號耦合透鏡照射到光電探...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王少鋒，項曉，周聰華，董瑞芳，張首剛，
申請(專利權)人：中國科學院國家授時中心，
類型：發明
國別省市：陜西,61