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专利号: 2020103967784
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种激光偏频锁定中宽波长范围的拍频信号探测装置,其特征在于:包括飞秒光频梳(1)、第一偏振旋转器(2)、第二偏振旋转器(4)、光纤合束器(5)、光纤耦合器(6)、偏振片(7)、扩束镜(8)、闪耀光栅(15)、可调谐激光器(10)、偏频锁定控制器(11)、低噪声放大器(12)、低通滤波器(13)、反射镜(9)、第一凸透镜(16)、第二凸透镜(19)、线性电机(18)、可调遮光板(17)和光电探测器(20);可调谐激光器(10)发出的激光经光纤分束器(3)后分为功率比为90:10的两束激光,功率占比为10%的一束激光与飞秒光频梳(1)发出的光频梳分别经过第二偏振旋转器(4)与第一偏振旋转器(2)后入射到光纤合束器(5)进行合光,合光后的光束经光纤耦合器(5)后转换为空间光,经偏振片(7)后P偏振态的激光分量通过倒置的扩束镜(8)将光束直径缩小,再经平面镜(9)反射后再入射至闪耀光栅(15),经闪耀光栅(15)光频梳梳模衍射反射形成激光,激光入射到第一凸透镜(16)后折射为平行光,平行光透过可调遮光板(17)后经第二凸透镜(19)聚焦至光电探测器(20);光电探测器(20)的输出端依次经低通滤波器(13)、低噪声放大器(12)、偏频锁定控制器(11)后连接输入到可调谐激光器(10)的控制端;可调遮光板(17)连接线性电机(18),由线性电机(18)驱动可调遮光板(17)沿垂直于光轴方向移动。

2.根据权利要求1所述的一种激光偏频锁定中宽波长范围的拍频信号探测装置,其特征在于:还包括计算机(14),计算机(14)分别和可调谐激光器(10)、偏频锁定控制器(11)和线性电机(18)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种激光偏频锁定中宽波长范围的拍频信号探测装置,其特征在于:所述的可调遮光板(17)上开设有小孔,从第一凸透镜(16)出射的平行光透过小孔后入射到第二凸透镜(19)。

4.根据权利要求1所述的一种激光偏频锁定中宽波长范围的拍频信号探测装置,其特征在于:所述的闪耀光栅(15)衍射后的激光中,宽光谱范围的飞秒光频梳(1)形成衍射角度与波长呈线性关系的扇状激光,单频可调谐激光仍为线状激光。

5.根据权利要求1所述的一种激光偏频锁定中宽波长范围的拍频信号探测装置,其特征在于:所述的第一凸透镜(16)的焦点位于闪耀光栅(15)的激光入射点。

6.根据权利要求1所述的一种激光偏频锁定中宽波长范围的拍频信号探测装置,其特征在于:所述的光电探测器(20)置于第二凸透镜(19)焦点处。

7.根据权利要求1所述的一种激光偏频锁定中宽波长范围的拍频信号探测装置,其特征在于:所述的第二凸透镜(19)光轴与平行光平行。

8.应用于权利要求1‑7任一所述装置的一种激光偏频锁定中宽波长范围的拍频信号探测方法,其特征在于:

1)飞秒光频梳(1)发出的宽光谱范围的光频梳,可调谐激光器(10)发出的单频的可调谐激光,使用偏振旋转器(2、4)分别对光频梳和可调谐激光进行偏振态旋转,通过光纤合束器(5)进行合光,经光纤耦合器(6)转换为空间光,通过偏振(7)片取空间光中P偏振态的激光分量,再经倒置的扩束镜(8)将光束直径缩小10倍,最后经平面镜(9)反射后入射至闪耀光栅(15),闪耀光栅(15)衍射后出射激光;

2)使用第一凸透镜(16)将步骤1)产生的激光折射为平行光,平行光中,宽光谱范围的飞秒光频梳中不同频率的梳模按照波长大小在空间中至下而上呈现带状分布,单频的可调谐激光仍为线状激光并且与各自频率一致的梳模处于同一空间位置;

3)当需要将可调谐激光器锁定至宽波长范围内特定波长时,控制可调谐激光器(10)进行波长粗调,将可调谐激光的波长调谐至待锁定的光频梳梳模;波长调谐过程中,经闪耀光栅(15)衍射后的可调谐激光衍射角度发生变化,但经步骤2)处理后可调谐激光的衍射角度变化转化为空间位置平移,并且与待锁定的梳模平行且重合;同时控制线性电机(18)驱动可调遮光板(17)进行移动,将平行光中待锁定梳模以外的梳模滤除;

4)使用第二凸透镜(19)将步骤3)产生的滤除梳模后的平行光聚焦为一点并入射至光电探测器(20),光电探测器输出电信号经滤波放大后输出拍频信号。

9.根据权利要求8所述的一种激光偏频锁定中宽波长范围的拍频信号探测方法,其特征在于:所述2)中,第一凸透镜(16)通过位置调整使得自身的焦点位于闪耀光栅(15)的激光入射点。

10.根据权利要求8所述的一种激光偏频锁定中宽波长范围的拍频信号探测方法,其特征在于:所述4)中,光电探测器(20)通过位置调整放置于第二凸透镜(19)焦点处。