单纵模染料激光器扫频装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单纵模染料激光器扫频装置及控制方法，所述的单纵模染料激光器扫频装置，包括单纵模激光振荡器，Fizeau波长计，与所述的波长计通讯连接的控制器，所述的单纵模激光振荡器包括受驱动相对底板转动的转动板，固定设置在转动板上的端面镜，固定设置在底板上且与所述的控制器可控连接的压电陶瓷，与所述的压电陶瓷的动端固定连接的后腔镜，以及光栅，本发明专利技术在波长扫描过程中，采用Fizeau波长计反馈谐振腔输出激光的干涉条纹，实时监测微小邻近寄生亮条纹，并判断腔长失调方向，再通过控制压电陶瓷伸缩来进行腔长的补偿，消除寄生模。

Frequency Sweeping Device and Control Method of Single Longitudinal Mode Dye Laser

【技术实现步骤摘要】
单纵模染料激光器扫频装置及控制方法
本专利技术属于激光控制
，具体涉及一种单纵模染料激光器扫频装置及控制方法。
技术介绍
激光具有良好的单色性和相干性，因此被广泛地应用在各个领域中。单纵模激光线宽通常在100MHz以下，在光谱、光与物质相互作用、超精细结构等领域得到广泛应用。在应用中，需要激光器的输出波长在宽范围内进行扫描，同时保持输出无跳模。在单纵模光纤激光器、固体激光器等领域，通常采用窄带滤波器进行调谐，实现激光波长窄范围调谐输出。Littman型激光器通过调节腔镜与光栅的角度来调节输出波长，实现波长扫描，在外腔半导体激光器、染料激光器等可调谐激光器中应用。这种激光器由于调节过程中存在运动器件，以及机械结构精度的限制，会造成腔长与振荡激光模式失调，从而产生跳模，连续扫描效果差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种单纵模染料激光器扫频装置，其具有波长的大范围、无跳模、连续扫描，能提高对输出光的波长扫描效果。本专利技术的目的在于还同时公开了一种控制方法，有效提高了处理速度。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种单纵模染料激光器扫频装置，包括单纵模激光振荡器，Fizeau波长计，与所述的波长计通讯连接的控制器，所述的单纵模激光振荡器包括受驱动相对底板转动的转动板，固定设置在转动板上的端面镜，固定设置在底板上且与所述的控制器可控连接的压电陶瓷，与所述的压电陶瓷的动端固定连接的后腔镜，以及光栅，振荡光在光栅的零级衍射光为输出光，所述的Fizeau波长计用以对所述的输出光波长进行测量并形成干涉条纹。在上述技术方案中，所述的转动板的转动轴位于端面镜的反射面和光栅的光栅面的延长线焦点。在上述技术方案中，所述的转动板的驱动机构包括与所述的控制器经端面镜旋转驱动器连接的驱动电机，由所述的驱动电机驱动直线往复运动的滑块，以及与所述的滑块可旋转连接的推动杆，所述的推动杆与所述的转动板可旋转连接。在上述技术方案中，所述的后腔镜、端面镜和光栅构成的Littman型谐振腔的腔长为10cm。在上述技术方案中，所述的Fizeau波长计的自由光谱范围不是恰好等于谐振腔模间隔的两倍。在上述技术方案中，该谐振腔的模间隔约为1.5GHz，Fizeau波长计所用干涉仪的自由光谱范围为3.75GHz。所述的输出光一侧设置有取样光纤，所述的取样光纤将输出光传导至Fizeau波长计。在上述技术方案中，所述的压电陶瓷为环形压电陶瓷，所述的环形压电陶瓷由与所述的控制器通讯连接的压电陶瓷驱动器驱动。在上述技术方案中，所述的转动板为三角板。一种所述的单纵模染料激光器的波长扫描控制方法，包括以下步骤，1)转动端面镜，按设定的步长进行波长扫描，2)读取Fizeau波长计实时测量的干涉条纹，3)对干涉条纹进行一次多项式曲线拟合，4)按预定的幅度阈值，在干涉条纹拟合曲线上搜索最大峰值位置和其右边相邻的另一峰值位置作为所述干涉条纹相邻两个主亮条纹；5)提取相邻两主亮条纹间的局部数据段；6)对局部数据段的拟合；7)鉴别寄生亮条纹，如未检出到寄生亮条纹，则跳转到(1)开始下一步波长调节，否则进行下一步，8)根据所述寄生亮条纹位置是靠近主亮条纹的左侧还是右侧来判断谐振腔失调方向；9)根据失调方向通过控制压电陶瓷的伸缩来进行腔长的补偿；10)重复2)-9)步骤，直到第7)步中未检测到寄生亮条纹；11)重复1)-10)步骤，直到完成波长扫描任务。在上述技术方案中，所述的步骤5)中提取局部数据段的方法为：从所述最大峰值位置向右偏移一定的数据单元开始，到所述另一个峰值位置向左偏移一定的数据单元之间的数据，以确保提取的数据段在两个主亮条纹之间。本专利技术的优点和有益效果为：本专利技术的单纵模波长扫描方法是在波长调节过程中，根据所述激光器输出激光在Fizeau波长计中形成的干涉条纹，进行微小寄生亮条纹实时监测，当检测到微小寄生模时，通过控制压电陶瓷的伸缩进行腔长的补偿，使寄生模消失，避免跳模的出现。实现了单纵模激光器大范围、无跳模波长扫描。附图说明图1为单纵模染料激光波长扫描系统框图。图2为单纵模染料激光振荡器示意图图3为单纵模染料激光波长扫描控制软件流程图图4为单纵模染料激光干涉条纹处理过程示意图图5为带寄生模的染料激光干涉条纹示意图图中：1单纵模激光振荡器2Fizeau波长计3端面镜旋转驱动器4压电陶瓷驱动器5控制器6控制软件7采样光纤8端面镜转动驱动杆9高压输出线10、11、12通讯线13压电陶瓷14后腔镜15端面镜16光栅17振荡光18输出光19转动轴20、21干涉条纹22、23主亮条纹24邻近寄生亮条纹25多项式拟合后的邻近寄生亮条纹26干涉条纹拟合曲线27、28干涉条纹拟合曲线上的主、次峰位置29主亮条纹间的局部数据段30、31主亮条纹间局部数据段拟合曲线对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。实施例一本专利技术的一种单纵模染料激光器扫频装置，包括单纵模激光振荡器1，Fizeau波长计2，与所述的波长计通讯连接的控制器5，所述的单纵模激光振荡器包括受驱动相对底板转动的转动板，固定设置在转动板上的端面镜15，固定设置在底板上且与所述的控制器可控连接的压电陶瓷13，与所述的压电陶瓷的动端固定连接的后腔镜14，以及光栅16，振荡光在光栅的零级衍射光为输出光，所述的Fizeau波长计用以对所述的输出光波长进行测量并形成干涉条纹。腔内激光束小角度掠入射到光栅上，提高光栅的色散效果，压缩线宽，同时实现激光的输出。其中，所述的控制器为具有计算或逻辑处理能力的终端，如装载有预定软件程序的控制电脑等，控制器5通过通讯线10与Fizeau波长计2连接，控制软件安装在控制电脑中，控制软件通过发送指令，从Fizeau波长计读取激光波长和干涉条纹；通过通讯线11与端面镜旋转驱动器3相连，端面镜旋转驱动器采用常规的正弦调节机构及相应的伺服系统，端面镜旋转驱动器按照控制软件发送的转动命令推动端面镜绕转轴转动相应的角度，实现波长的调节；通过通讯线12与压电陶瓷驱动器连接，压电陶瓷驱动器4通过高压输出线9连接到振荡器中的压电陶瓷13的两个电极，控制软件向压电陶瓷驱动器发送电压输出命令，压电陶瓷驱动器按命令输出相应的电压，控制压电陶瓷的伸缩。本专利技术的单纵模波长扫描方法是在波长调节过程中，根据所述激光器输出激光在Fizeau波长计中形成的干涉条纹，进行微小寄生亮条纹实时监测，当检测到微小寄生模时，通过控制压电陶瓷的伸缩进行腔长的补偿，使寄生模消失，避免跳模的出现。实现了单纵模激光器大范围、无跳模波长扫描。具体地，所述的转动板的转动轴位于端面镜的反射面和光栅的光栅面的延长线焦点，所述的转动板的驱动机构包括与所述的控制器经端面镜旋转驱动器连接的驱动电机，由所述的驱动电机驱动直线往复运动的滑块，以及与所述的滑块可旋转连接的推动杆，所述的推动杆与所述的转动板可旋转连接。实施例二其中，后腔镜14、端面镜15、光栅16构成Littman型谐振腔，腔长设计为10cm，振荡光17在谐振腔内振荡，振荡光17在光栅16上的零级衍射光为输出光18，输出光18被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单纵模染料激光器扫频装置，其特征在于：包括单纵模激光振荡器，Fizeau波长计，与所述的波长计通讯连接的控制器，所述的单纵模激光振荡器包括受驱动相对底板转动的转动板，固定设置在转动板上的端面镜，固定设置在底板上且与所述的控制器可控连接的压电陶瓷，与所述的压电陶瓷的动端固定连接的后腔镜，以及光栅，振荡光在光栅的零级衍射光为输出光，所述的Fizeau波长计用以对所述的输出光波长进行测量并形成干涉条纹。

【技术特征摘要】
1.一种单纵模染料激光器扫频装置，其特征在于：包括单纵模激光振荡器，Fizeau波长计，与所述的波长计通讯连接的控制器，所述的单纵模激光振荡器包括受驱动相对底板转动的转动板，固定设置在转动板上的端面镜，固定设置在底板上且与所述的控制器可控连接的压电陶瓷，与所述的压电陶瓷的动端固定连接的后腔镜，以及光栅，振荡光在光栅的零级衍射光为输出光，所述的Fizeau波长计用以对所述的输出光波长进行测量并形成干涉条纹。2.根据权利要求1所述的一种单纵模染料激光器扫频装置，其特征在于：所述的转动板的转动轴位于端面镜的反射面和光栅的光栅面的延长线焦点。3.根据权利要求1所述的一种单纵模染料激光器扫频装置，其特征在于：所述的转动板的驱动机构包括与所述的控制器经端面镜旋转驱动器连接的驱动电机，由所述的驱动电机驱动直线往复运动的滑块，以及与所述的滑块可旋转连接的推动杆，所述的推动杆与所述的转动板可旋转连接。4.根据权利要求1所述的一种单纵模染料激光器扫频装置，其特征在于：所述的后腔镜、端面镜和光栅构成的Littman型谐振腔的腔长为10cm。5.根据权利要求1所述的一种单纵模染料激光器扫频装置，其特征在于：所述的Fizeau波长计的自由光谱范围不是恰好等于谐振腔模间隔的两倍。6.根据权利要求1所述的一种单纵模染料激光器扫频装置，其特征在于：该谐振腔的模间隔为1.5GHz，Fizeau波长计所用干涉仪的自由光谱范围为3.75GHz。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春红，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：天津,12