一种饱和吸收谱激光锁频方法、装置及锁频激光器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114649732A(43)申请公布日2022.06.21(21)申请号202011520857.8(22)申请日2020.12.21(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号(72)发明人彭翔郭弘王海东王博闻(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202专利代理师陈旭红晏静文(51)Int.Cl.H01S3/091(2006.01)H01S3/094(2006.01)H01S3/11(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图4页(54)发明名称一种饱和吸收谱激光锁频方法、装置及锁频激光器(57)摘要本发明提供一种饱和吸收谱激光锁频方法，通过一束激光作为泵浦光入射到原子气室，从原子气室射出的泵浦光被部分反射镜透射的部分携带多普勒展宽背底信息，并被第一光电探测器转换为第一电信号；从原子气室射出的泵浦光被部分反射镜反射的部分为携带多普勒展宽背底信息和饱和吸收谱信息的探测光，并被第二光电探测器转换为第二电信号；差分放大器接收并处理第一电信号和第二电信号，输出消除了多普勒展宽背底信息的第三电信号；锁相放大器接收并处理第三电信号，输出误差信号，误差信号被负反馈控制器接收并转换成锁频信号反馈至激光器。本发明仅利用一束激光即可完成饱和吸收谱信息中多普勒展宽背底信息的消除，实现激光锁频，光路设计简单。CN114649732ACN114649732A权利要求书1/2页1.一种饱和吸收谱激光锁频方法，其特征在于，包括：激光器提供的入射激光被分光装置分光之后，将其中一束激光作为泵浦光，入射到原子气室；从所述原子气室射出的泵浦光：被部分反射镜透射的部分携带多普勒展宽背底信息，并被第一光电探测器探测到并转换为第一电信号；被所述部分反射镜反射的部分为探测光，所述探测光穿过所述原子气室后，携带多普勒展宽背底信息和饱和吸收谱信息，并被第二光电探测器探测到并转换为第二电信号；所述第一电信号和所述第二电信号被差分放大器接收并处理，输出第三电信号，所述第三电信号包含消除了多普勒展宽背底信息的饱和吸收谱信息；所述第三电信号被锁相放大器接收并处理，输出误差信号，所述误差信号被负反馈控制器接收并转换成锁频信号反馈至所述激光器。2.如权利要求1所述的一种饱和吸收谱激光锁频方法，其特征在于，所述被部分反射镜透射的部分携带多普勒展宽背底信息，并被第一光电探测器探测到并转换为第一电信号，具体为：被部分反射镜透射的部分携带多普勒展宽背底信息，被滤光片衰减至能够被所述第一光电探测器探测到的光强范围，并被第一透镜聚焦至所述第一光电探测器，由所述第一光电探测器探测到并转换为第一电信号。3.如权利要求1所述的一种饱和吸收谱激光锁频方法，其特征在于，所述激光器提供的入射激光被分光装置分光之后，将其中一束激光作为泵浦光，入射到原子气室，具体为：所述激光器提供的入射激光，被第一1/2波片和第一棱镜组成的第一组件分光，其中被所述第一棱镜反射的一束激光为备用激光，被所述第一棱镜透射的一束激光被第二1/2波片和第二棱镜组成的第二组件完全透射之后作为泵浦光，入射到原子气室。4.如权利要求3所述的一种饱和吸收谱激光锁频方法，其特征在于，被所述部分反射镜反射的部分为探测光，所述探测光穿过所述原子气室后，携带多普勒展宽背底信息和饱和吸收谱信息，并被第二光电探测器探测到并转换为第二电信号，具体为：被所述部分反射镜反射的部分为探测光，所述探测光穿过所述原子气室，携带多普勒展宽背底信息和饱和吸收谱信息，被设置于所述原子气室任一侧的1/4波片和所述第二棱镜组成的第三组件完全反射，并被第二透镜聚焦至第二光电探测器，由所述第二光电探测器探测到并转换为第二电信号。5.如权利要求3所述一种饱和吸收谱激光锁频方法，其特征在于，所述第一光电探测器及所述第二光电探测器均为能够响应光学器件中心波长光信号的光电管；其中，光学器件包括：所述第一1/2波片、所述第一棱镜、所述第二1/2波片、所述第二棱镜及所述部分反射镜。6.如权利要求3所述的一种饱和吸收谱激光锁频方法，其特征在于，所述第一棱镜及所述第二棱镜均为偏振分光棱镜。7.如权利要求1所述一种饱和吸收谱激光锁频方法，其特征在于，所述原子气室由派热克斯玻璃制成。8.如权利要求1所述一种饱和吸收谱激光锁频方法，其特征在于，所述负反馈控制器为比例积分微分控制器。2CN114649732A权利要求书2/2页9.一种饱和吸收谱激光锁频装置，包括激光器、原子气室、光电探测器、差分放大器、锁相放大器、比例积分微分控制器，以及相关光学器件，其特征在于，所述饱和吸收谱激光锁频装置用于实现如权利要求1至8中任意一项所述的饱和吸收谱激光锁频方法。10.一种锁频激光器，其特征在于，所述锁频激光器为可调谐激