【技術實現步驟摘要】
本申請涉及光學光電調制，尤其涉及一種光學鎖腔系統及方法。
技術介紹
1、基于光學諧振腔開展的一系列高功率場景下的應用是光學諧振腔領域的關鍵研究方向，光學諧振腔的高反射特性使得高功率激光在腔內傳播時，可觀察到各種非線性光學效應，包括但不限于：脈沖激光的產生與壓縮、光學參量振蕩、光學參量放大等過程。在高功率應用場景下，需要通過鎖腔技術提升激光頻率穩定性，對于非線性光學效應的進一步探索以及未來開發新型光學器件和推進前沿科技進展具有重大意義。
2、在光學諧振腔中，高功率的輸入信號會引起熱效應和非線性光學效應，這些效應包括光學諧振腔長度的熱漂移、熱光效應、自調制效應等，導致模式間隔不穩定及激光波形畸變。
3、若采用傳統鎖腔技術直接對高功率場景下的光學諧振腔進行鎖定，會導致透過峰信號和誤差信號失真，使得反饋系統難以準確地識別和追蹤光學腔中的頻率和相位信息，進而導致鎖定失效或頻率波動較大的問題。這些來自于腔內非線性效應的影響需要通過調整信號處理算法或額外引入補償措施來克服，需要實時動態調節反饋信號以抵消外部干擾和內部效應的影響，但這種方案需要復雜的設備和系統，實現難度大。
技術實現思路
1、本申請提供了一種光學鎖腔系統及方法，以解決現有的高功率激光與高品質因子光學諧振腔間鎖定困難的技術問題。
2、本申請第一方面提供了一種光學鎖腔系統，包括：激光器組件、模式調控組件、光學諧振腔組件、探測組件和伺服控制器；
3、所述激光器組件用于產生入射激光并調節所述
4、所述模式調控組件用于對所述入射激光分束為第一激光和第二激光，對所述第一激光和所述第二激光進行調制、移頻、光放大操作，使得所述第一激光的入腔功率小于所述第二激光的入腔功率；
5、所述光學諧振腔組件用于透過所述第一激光產生透過峰信號，透過所述第二激光并發生非線性過程，得到第一光信號和第二光信號；
6、所述探測組件用于將所述第一光信號轉換為強度信號，所述強度信號與來自射頻信號發生器的微波信號進行差頻運算生成差頻信號并放大，得到誤差信號；
7、所述伺服控制器用于接收所述探測組件產生的所述誤差信號；基于所述誤差信號，生成反饋信號并傳輸至所述激光器組件的反饋執行器中，使所述激光器組件產生的所述入射激光頻率相對于所述光學諧振腔組件共振頻率的偏差值位于設定范圍內。
8、在一些實施例中，所述激光器組件包括：
9、激光器，所述激光器用于產生入射激光；
10、反饋執行器，所述反饋執行器與所述激光器同光路設置，用于調節所述入射激光的參數。
11、在一些實施例中，所述模式調控組件包括：
12、第一模式控制器，所述第一模式控制器與所述激光器組件同光路設置，用于調整所述第一激光和所述第二激光的入腔功率比例；
13、第一分束器，所述第一分束器與所述第一模式控制器同光路設置，用于將所述入射激光分束為所述第一激光和所述第二激光；
14、第一電光調制器，所述第一電光調制器與所述第一分束器同光路設置，用于對所述第一激光進行調制相位操作；
15、第一高功率組件：所述第一高功率組件與所述第一分束器同光路設置，用于對所述第二激光進行調制、移頻、光放大操作；
16、第一合束器，所述第一合束器分別與所述第一高功率組件、第一電光調制器同光路設置，用于將所述第一激光和所述第二激光進行合束。
17、在一些實施例中，所述模式調控組件包括：
18、第二高功率組件：所述第二高功率組件與所述激光器組件同光路設置，用于所述激光進行調制、光放大操作；
19、第二模式控制器，所述第二模式控制器與所述第二高功率組件同光路設置，用于調整所述第一激光和所述第二激光的入腔功率比例；
20、第二分束器，所述第二分束器與所述第二模式控制器同光路設置，用于將所述入射激光分束為所述第一激光和所述第二激光；
21、第二電光調制器，所述第二電光調制器與所述第二分束器同光路設置，用于對所述第一激光進行調制相位操作；
22、第二合束器，所述第二合束器分別與所述第二分束器、第二電光調制器同光路設置，用于將所述第一激光和所述第二激光進行合束。
23、在一些實施例中，所述光學諧振腔組包括：
24、光學諧振腔，所述光學諧振腔與所述模式調控組件同光路設置，用于透過所述第一激光產生透過峰信號，透過所述第二激光并發生非線性過程；
25、第三分束器，所述第三分束器與所述光學諧振腔、探測組件同光路設置，用于對所述光學諧振腔透過的光束進行分束，得到第一光信號和第二光信號。
26、在一些實施例中，所述探測組件包括：光電探測器、混頻器、射頻信號發生器、帶通濾波器、低噪聲放大器；
27、所述光電探測器與所述第三分束器同光路設置，用于將所述第一光信號轉換為強度信號；
28、所述混頻器與所述光電探測器通信連接，用于對所述強度信號以及來自所述射頻信號發生器的微波信號進行差頻運算生成差頻信號并輸出；
29、所述射頻信號發生器與所述模式調控組件、混頻器通信連接，用于發射設定頻率的微波信號至所述電光調制器、混頻器；
30、所述帶通濾波器與所述混頻器通信連接，用于對所述差頻信號進行濾波處理；
31、所述低噪聲放大器與所述帶通濾波器通信連接，用于放大所述差頻信號，得到誤差信號。
32、在一些實施例中，所述第二光信號經過所述光學諧振腔組射出后可進行應用；所述應用包括：激光雷達、氣體探測、光學原子鐘。
33、本申請第二方面提供了一種光學鎖腔方法，應用于上述第一方面中任意一項所述的一種光學鎖腔系統，包括：
34、調節激光器組件及模式調控組件，使得第一激光的入腔功率小于第二激光的入腔功率，合束透過光學諧振腔組件產生第二光信號和透過峰信號，再由光電探測器將所述透過峰信號轉換為強度信號，并根據所述強度信號的頻率設置微波信號的頻率，利用混頻器對所述強度信號和所述微波信號進行差頻運算得到差頻信號；
35、所述差頻信號經過帶通濾波器進行濾波處理后，輸入至低噪聲放大器進行頻率漂移量轉換得到誤差信號；
36、基于所述誤差信號，由伺服控制器生成反饋信號并傳輸至所述激光器組件的反饋執行器，使所述激光器組件產生的入射激光的頻率與腔共振頻率的偏差值位于設定范圍內。
37、在一些實施例中，所述調節激光器組件及模式調控組件，使得第一激光的入腔功率小于第二激光的入腔功率，合束透過光學諧振腔組件產生第二光信號和透過峰信號的步驟，包括：
38、調節所述激光器組件產生的入射激光功率和所述模式調控組件內的模式控制器，直至第一激光的入腔功率小于第二激光的入腔功率；
39、調節所述模式調控組件內的高功率組件，使得所述第二激光在所述諧振腔組件中發生非線性過程，得到第二光本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光學鎖腔系統，其特征在于，包括：激光器組件、模式調控組件、光學諧振腔組件、探測組件和伺服控制器；
2.根據權利要求1所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述激光器組件包括：
3.根據權利要求1所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述模式調控組件包括：
4.根據權利要求1所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述模式調控組件包括：
5.根據權利要求1所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述光學諧振腔組包括：
6.根據權利要求5所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述探測組件包括：光電探測器、混頻器、射頻信號發生器、帶通濾波器、低噪聲放大器；
7.根據權利要求1所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述第二光信號經過所述光學諧振腔組射出后可進行應用；所述應用包括：激光雷達、氣體探測、光學原子鐘。
8.一種光學鎖腔方法，應用于上述權利要求1至7中任意一項所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，包括：
9.根據權利要求8所述的一種光學鎖腔方法，其特征在于，所述調節激光器組件及模式調控組件，使得
...【技術特征摘要】
1.一種光學鎖腔系統，其特征在于，包括：激光器組件、模式調控組件、光學諧振腔組件、探測組件和伺服控制器；
2.根據權利要求1所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述激光器組件包括：
3.根據權利要求1所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述模式調控組件包括：
4.根據權利要求1所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述模式調控組件包括：
5.根據權利要求1所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述光學諧振腔組包括：
6.根據權利要求5所述的一種光學鎖腔系統，其特征在于，所述探測組件包括：光...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝臻達，劉曉翌，劉華穎，朱淳溪，祝世寧，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：
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