1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
研究了一种基于模糊控制的嵌入式激光功率稳定系统,用声光调制器作为功率稳定的外部环路反馈器件,采用模数转换器和数模转换器以及数字信号处理芯片组成数控功率稳定电路。用模糊控制方案解决了传统比例-积分-微分(PID)的超调问题,反馈环路的稳定时间为1.8ms。有效抑制了激光功率在低频部分的相对强度噪声,在1Hz处从-88dBc/Hz改善至-110dBc/Hz。激光功率的相对起伏由0.29%降低至0.035%。相比于传统PID,模糊PID可以根据系统所处状态实时调整参数,从而达到自适应的效果。
激光器 功率稳定 模糊控制 自适应
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院武汉物理与数学研究所,中国科学院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
单模保偏光纤因其优良的保偏特性而被广泛应用。在冷原子精密测量领域,光路搭建过 程中用光纤引导激光到不同的实验平台以实现激光功率的合理分配,光纤入射端光偏振匹配不好会 导致输出光功率发生严重抖动。以397 nm激光为例介绍了如何使空间传输的线偏振激光的偏振方向与 保偏光纤的双折射轴匹配。在光纤输出端放置一个偏振器,通过旋转偏振器可将光纤输出光的功率抖动控制在5%左右。
纤维与波导光学 单模保偏光纤 偏振匹配 功率稳定 偏振器 fiber and waveguide optics single-mode polarization-maintaining fiber polarization matching power stabilization polarizer
1 中国科学院国家授时中心, 西安 710600
2 中国科学院时间频率基准重点实验室, 西安 710600
3 中国科学院大学, 北京 100039
采用双次通过声光调制器和“猫眼”结构, 消除频率调制带来的光路偏转并增大激光频率的调谐范围, 使用射频驱动功率反馈调节法实现了激光功率的稳定.理论计算和实验验证表明, 选择焦距为40 mm透镜方案, 激光频率调谐在160 MHz时, 系统整体光纤耦合效率达到了56.8%.在保证系统光利用率大于15%时, 系统的有效频率调谐范围为100 MHz.通过功率稳定系统, 在频率调谐60 MHz的变化范围内, 输出光功率波动控制在±0.07%以内并能保持长期稳定工作.
声光调制 光纤耦合 耦合效率 频率调谐 功率稳定 Acousto-optic modulator Fiber coupling Coupling efficiency Frequency tuning Power stabilization 光子学报
2017, 46(11): 1106001
1 中国科学院半导体研究所固态光电信息技术实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
提出一种新型的分布式反馈(DFB)半导体激光器, 该激光器具有宽带波长可调谐、线宽窄、功率稳定的特点。该DFB激光器芯片通过采用非对称相移光栅结构, 有效地压窄了输出光信号的线宽。基于高精度的温度和电流控制, 有效控制激光器内部载流子动态特性与材料折射率, 使得激光器输出波长可以实现宽带调谐, 并且输出光功率保持稳定。其中, 电流控制精度为10 μA, 温度控制精度为0.004 ℃, 激光器的波长调谐范围为3.5 nm, 输出光功率为7.4 mW, 边模抑制比为52.7 dB, 线宽约为220 kHz。该激光器有望应用于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)的研究中。
激光器 分布式反馈 波长可调谐 窄线宽 功率稳定
1 中国计量大学 光学与电子科技学院，杭州 310038
2 中国计量科学研究院 时间频率计量研究所，北京 100013
3 清华大学 精密仪器系，北京 100084
在锶原子光晶格钟实验中，为了应对多变的实验环境和复杂的实验需求，使得某些光路中的激光不仅能够保证功率稳定，还可以进行时序性调控,采用了声光调制的方法,基于声光晶体的衍射效率随加载于其上的射频功率变化而变化这一原理，建立了一套反馈控制系统，实现了激光功率的主动稳定以及功率设定值的时序性可控。结果表明，在该系统中激光会根据时序控制信号稳定地工作在控制范围内的任意功率强度上，与无功率稳定的状态相比，激光功率的稳定度从10-2量级提高到了10-4量级。该系统的特点在于能够对功率进行稳定的时序控制。
激光技术 激光功率稳定 声光调制 时序控制 伺服反馈 laser technique laser power stabilization acousto-optic modulate timing sequence control servo feedback
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院，陕西 西安 710071
2 中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东 青岛 266555
针对中波红外激光器输出功率波动较大，采用声光反馈调节的方法，研发出一套声光反馈调节中波红外激光器腔体外功率的稳定控制系统，系统主要由声光调制器、探测器、微电流放大器、反馈控制电路等组成。经实验验证，该系统有效地抑制了激光器输出功率的波动，波动可控制在±0.08%范围之内，达到了低温绝对辐射计对输入激光稳定性的要求。同时该系统具有软件调节输出功率的功能，能够便捷、低成本地实现激光器多种不同功率的连续可调性输出，通过增量式PID算法使得系统在2s内便可完成不同功率之间的调节，亦解决了以往一台激光器只有唯一的输出功率的局限问题，满足用户的多种使用需求，具有实用性、创新性。
功率稳定性 中红外激光 声光调制 反馈控制 power stabilization mid-infrared laser acousto-optic modulator feedback control
根据简单饱和增益模型建立的氧碘化学激光器功率模型，理论分析了氧碘化学激光器功率稳定性影响因素。结合氧碘化学激光器实际监测参数，研究了氯气压力和碘文氏管压力对氧碘化学激光器功率稳定性的影响。实验结果表明，在1~6 s时间段内，随着出光时间的变长，氯气压力和碘文氏管压力的均方根(RMS)值变小，同时，较小的氯气压力和碘文氏管RMS值，相应的出光功率的RMS值也会较小，这说明提高氯气压力和碘文氏管压力的稳定性可以提高氧碘激光器出光功率的稳定性。
激光器 功率稳定性 氯气压力 碘文氏管压力 光学学报
2014, 34(s1): s114004
1 苏州大学物理系, 苏州 215006
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
采用光场的量子理论导出了双模He-Ne激光场二阶相干度g(2)(τ)的时谱公式,讨论了g(2)(τ)的周期性、时谱特性和光子反相关效应,并在分析其频率调谐特性的基础上,探讨了双模激光场g(2)(τ)的时谱特性在双模激光线宽ΔvD的测量和双模激光稳频稳幅中的可能应用。
双模激光场 量子相干性 g(2)(τ)时谱特性 双模稳频稳幅
1 苏州大学物理系, 苏州 215006
2 中国科学院上海光机所量子光学开放实验室, 上海 201800
采用光场的量子理论导出了自由运转双模激光场强度起伏的噪声功率密度谱及其时谱公式,重点分析讨论了双模激光场的量子统计特性及其拍频噪声的时谱特性和频率调谐特性。研究发现双模激光拍频噪声的时谱特性也可用于双模激光的稳频稳幅。
双模激光 强度起伏 噪声功率密度谱 时谱特性 稳频稳幅
