原子稳频半导体激光器的智能控制技术

来源 :中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:cxcsmile
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自由空间光通讯、水下对潜通讯、激光遥感等激光应用领域,都存在背景光干扰问题。原子法拉第反常色散滤光器(FADOF)具有优异的滤光性能:高透射、窄带宽(约GHz量级)、高噪声抑制比,若将FADOF滤光器作为接收滤光器,可以大大提高系统的背景光抑制能力。但该方案同时要求发射激光的频率长期稳定在FADOF滤光器的透射带宽的中心附近,即要求将激光的频率稳定在数百赫兹以内,且不能有长期的漂移。我们已利用FADOF滤光器作为选频元件,通过腔内选频和直接光反馈的办法实现了半导体激光器的原子稳频。这种原子稳频激光器具有结构简单、短期稳定性好等优点,但其稳频范围不够宽,长期稳定性易受外界环境变化的影响,严重时甚至会导致稳频失锁。本文的主要工作就是在此光反馈原子稳频半导体激光器的基础上,通过采用智能控制技术,来提高该光反馈原子稳频半导体激光器的长期稳定性和抗外界环境干扰的能力,达到使半导体激光器长期无漂移稳定工作的目的。本论文的主要工作内容概括如下:1)介绍半导体激光器的基本特性,对半导体激光器外腔光反馈稳频的原理进行了讨论,并简要介绍半导体激光器的主要的稳频方法。2)介绍了Cs原子FADOF的理论模型,并对其透射谱进行了数值计算,在此基上,对FADOF光反馈原子稳频半导体激光器的工作原理及实验技术进行了介绍,本文工作就是在这项工作的基础上开展的。3)针对上述FADOF光反馈原子稳频半导体激光器不能长期无漂移地工作和对环境适应能力不强的缺点,采用了混合设计方案,即在光反馈稳频的基础上,采用智能控制技术,通过调节半导体激光器的温度和电流对其频率进行补偿。具体工作内容为设计和制作了智能控制电路和相应的控制软件,并重新设计了可通过微处理器进行调节的温度控制器。同时,为方便地监视的系统的长期稳定性,编写了一个系统运行状态的监视程序。4)通过实验,对所研制的智能控制稳频系统的性能进行了全面的测试。结果证明采用智能控制的稳频系统的长期稳定性和抗干扰能力都有了明显的提高,较好地达到了使原子稳频半导体激光器的输出波长能长期稳定在Cs原子FADOF滤光器的透射波长的目的。
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