一种激光锁频系统的制作方法

本文涉及但不限于光电技术，尤指一种激光锁频系统。

背景技术：

1、激光锁频被广泛应用于精密测量、超冷原子分子离子操控、光谱学以及光子通信等领域；其中庞德-德雷弗-霍尔(pdh)激光锁频技术利用光学腔作为光频参考源，配合调制解调技术可以实现超高精度的激光频率锁定。

2、相关技术中的pdh锁频系统需要配置相应的腔体、真空泵、光路以及配套的电学控制系统等硬件设备，需要极大的空间，系统规模庞大，调节优化流程复杂，大大限制了高稳定性激光光源系统的使用门槛，提升了系统的维护成本。

3、综上，如何减小激光锁频系统的空间占用，提升高稳定性激光光源系统的使用场景范围，成为一个有待解决的问题。

技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、本实用新型实施例提供一种激光锁频系统，能够在保持激光锁频系统功能的前提下，减小系统的空间占用，提升高稳定性激光光源系统的使用范围。

3、本实用新型实施例提供了一种激光锁频系统，包括：激光器、光学腔以及集成化光路；其中，

4、所述光学腔为实心光学腔，所述光学腔的表面设置有光学镀膜；

5、所述激光器输出锁频激光信号至集成化光路；

6、所述集成化光路包括：用于固定所述光学腔及自身包含的光学元件和光电器件的一体化底座、用于输入锁频激光信号的输入端口、用于实现锁频激光信号与光学腔模式匹配的光学元件、用于调制锁频激光信号的电光调制器以及转化锁频激光信号为电学信号的第一光电探测器。

7、在一种示例性实例中，所述一体化底座与所述光学腔通过机械结构固定连接。

8、在一种示例性实例中，所述激光锁频系统还包括罩体，所述罩体将光学腔与外部分隔，并内置环境参数读取装置和环境参数控制装置，所述光学腔放置于所述罩体内；

9、其中，所述环境参数包括：温度和/或气压。

10、在一种示例性实例中，所述激光锁频系统还包括电学控制系统，电学控制系统包括：环境参数模块、调制解调模块、伺服反馈模块、数模转换器dac模块和光信号监测模块；其中，

11、所述环境参数模块与内置于所述光学腔所在罩体的环境参数读取装置和环境参数控制装置连接，设置为：根据环境参数读取装置获得的环境参数信息，控制环境参数控制装置的工作状态，以维持光学腔所在罩体内部的环境参数稳定；

12、所述调制解调模块与所述伺服反馈模块、及集成化光路中的电光调制器及第一光电探测器连接，设置为：生成电学调制信号，输出生成的电学调制信号至集成化光路中的电光调制器；从第一光电探测器接收电学信号，并根据接收的电学信号生成误差信号；输出生成的误差信号至所述伺服反馈模块；

13、伺服反馈模块设置为：根据误差信号，生成对激光器输出的锁频激光信号进行控制的第一信号；将生成的第一信号输出至激光器；

14、dac模块与激光器连接，设置为：生成对锁频激光信号进行频率偏置调节的第二信号，将生成的第二信号输出至激光器；生成对激光器输出的锁频激光信号进行频率调节的第三信号，以将激光频率调节至锁点对应频率预设值范围内；

15、光信号监测模块与集成化光路中的第二光电探测器连接，设置为：根据接收的锁频激光信号与光学腔模式匹配状态，检测激光频率是否与锁点对应频率发生偏离；检测激光频率与锁点对应频率发生偏离，且偏离值大于预设差值时，触发dac模块生成第三信号。

16、在一种示例性实例中，所述激光器包括输出端口和控制器，所述输出端口与所述集成化光路连接，所述控制器与所述伺服反馈模块及所述dac模块连接，设置为：

17、接收所述第一信号、第二信号和第三信号；根据第一信号、第二信号和第三信号对激光器输出的锁频激光信号进行调整，以实现锁频功能；向集成化光路输出调整后的锁频激光信号。

18、在一种示例性实例中，所述电学控制系统还包括通讯模块，通讯模块与所述dac模块、伺服反馈模块、调制解调模块、环境参数模块和光信号监测模块连接，设置为：

19、接收来自上位机的第一控制信号；将接收的第一控制信号发送至所述dac模块，以生成所述的进行频率偏置调节的第二信号；

20、接收来自上位机的第二控制信号；将接收的第二控制信号发送至所述伺服反馈模块，以控制所述伺服反馈模块的工作参数，使伺服反馈模块根据接收的电学信号，生成所述第一信号；

21、接收来自上位机的第三控制信号；将接收的第三控制信号发送至所述调制解调模块，以使所述调制解调模块产生电学调制信号，并根据接收的电学信号生成所述锁频反馈电学信号；

22、接收来自上位机的第四控制信号；将接收的第四控制信号发送至所述环境参数模块，以产生所述的维持光学腔内部环境参数稳定的控制信号；

23、从所述光信号监测模块获得激光频率与锁点对应频率发生偏离的信息，当激光频率与锁点对应频率发生偏离的偏离值大于预设差值时，向上位机发送触发信号，以使上位机根据该触发信号触发dac模块生成第三信号。

24、在一种示例性实例中，所述电学控制系统还包括供电模块，供电模块与所述集成化光路连接，设置为：为所述集成化光路和自身所在的所述电学控制系统提供工作电源。

25、在一种示例性实例中，所述激光锁频系统还包括一个以上与所述光信号监测模块连接的第二光电探测器或相机，设置为：对锁频激光信号与光学腔模式匹配状态进行监测，以获得激光频率与锁点对应频率之间的偏离程度的信息。

26、在一种示例性实例中，所述集成化光路中的每一个元件分别通过固定连接件，采用机械连接或胶粘合方式固定在所述一体化底座上。

27、在一种示例性实例中，所述激光锁频系统集成于预先确定的标准化服务器机柜的机箱空间内。

28、本申请包括：激光器，光学腔以及集成化光路；其中，光学腔为实心光学腔，光学腔的表面设置有光学镀膜；激光器输出锁频激光信号至集成化光路；集成化光路包括：用于固定光学腔及自身包含的光学元件和光电器件的一体化底座、用于输入锁频激光信号的输入端口、用于实现锁频激光信号与光学腔模式匹配的光学元件、用于调制锁频激光信号的电光调制器以及转化锁频激光信号为电学信号的第一光电探测器。本实用新型实施例在保持激光锁频系统功能的前提下，采用实心光学腔和腔体外侧光学镀膜，避免了真空系统的使用，减小了系统的空间占用，简化了激光锁频系统的系统组成，提升了高稳定性激光光源系统的使用范围。

29、本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种激光锁频系统，包括：激光器、光学腔以及集成化光路；其中，

2.根据权利要求1所述的激光锁频系统，其特征在于，所述一体化底座与所述光学腔通过机械结构固定连接。

3.根据权利要求1所述的激光锁频系统，其特征在于，所述激光锁频系统还包括罩体，所述罩体将所述光学腔与外部分隔，并内置环境参数读取装置和环境参数控制装置，所述光学腔放置于所述罩体内；

4.根据权利要求1所述的激光锁频系统，其特征在于，所述激光锁频系统还包括电学控制系统，电学控制系统包括：环境参数模块、调制解调模块、伺服反馈模块、数模转换器dac模块和光信号监测模块；其中，

5.根据权利要求4所述的激光锁频系统，其特征在于，所述激光器包括输出端口和控制器，所述输出端口与所述集成化光路连接，所述控制器与所述伺服反馈模块及所述dac模块连接，设置为：

6.根据权利要求4所述的激光锁频系统，其特征在于，所述电学控制系统还包括通讯模块，通讯模块与上位机、所述dac模块、伺服反馈模块、调制解调模块、环境参数模块和光信号监测模块连接，设置为：

7.根据权利要求6所述的激光锁频系统，其特征在于，所述电学控制系统还包括供电模块，供电模块与所述集成化光路连接，设置为：为所述集成化光路和自身所在的所述电学控制系统提供工作电源。

8.根据权利要求4所述的激光锁频系统，其特征在于，所述激光锁频系统还包括一个以上与所述光信号监测模块连接的第二光电探测器或相机，设置为：对锁频激光信号与光学腔模式匹配状态进行监测，以获得激光频率与锁点对应频率之间的偏离程度的信息。

9.根据权利要求1-8任一项所述的激光锁频系统，其特征在于，所述集成化光路中的每一个元件分别通过固定连接件，采用机械连接或胶粘合方式固定在所述一体化底座上。

10.根据权利要求1-8任一项所述的激光锁频系统，其特征在于，所述激光锁频系统集成于预先确定的标准化服务器机柜的机箱空间内。

技术总结
本文公开一种激光锁频系统，包括：激光器，光学腔以及集成化光路；其中，光学腔为实心光学腔，光学腔的表面设置有光学镀膜；激光器输出锁频激光信号至集成化光路；集成化光路包括：用于固定光学腔及自身包含的光学元件和光电器件的一体化底座、用于输入锁频激光信号的输入端口、用于实现锁频激光信号与光学腔模式匹配的光学元件、用于调制锁频激光信号的电光调制器以及转化锁频激光信号为电学信号的第一光电探测器。本技术实施例在保持激光锁频系统功能的前提下，采用实心光学腔和腔体外侧光学镀膜，减小了系统的空间占用，简化了激光锁频系统的系统组成，提升了高稳定性激光光源系统的使用范围。

技术研发人员：李博文,蔡明磊
受保护的技术使用者：华翊博奥（北京）量子科技有限公司
技术研发日：20230726
技术公布日：2024/1/15