面向原子傳感器的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、原子傳感器作為目前一種高精度傳感器,在高精度導(dǎo)航、基礎(chǔ)物理學(xué)、地球物理學(xué)和醫(yī)學(xué)研究等方面具有廣泛的應(yīng)用,而且是目前高精密傳感器的一個熱門研究領(lǐng)域。高精度半導(dǎo)體激光器作為原子傳感器的重要組成部分,其穩(wěn)定性、線寬等因素對于原子傳感器的各項技術(shù)指標(biāo)具有很大的影響。本文根據(jù)原子傳感器的技術(shù)要求,綜合目前半導(dǎo)體激光器的發(fā)展現(xiàn)狀,設(shè)計了一套面向原子傳感器的外腔半導(dǎo)體激光器系統(tǒng),并為本系統(tǒng)設(shè)計了一個簡單實用的穩(wěn)頻結(jié)構(gòu),以求取代昂貴的進(jìn)口激光器。

2、>　　首先,本文研究了原子傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展現(xiàn)狀,調(diào)研了半導(dǎo)體激光器的發(fā)展歷史以及目前的發(fā)展情況和現(xiàn)在市場上主要的半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品,然后綜合原子傳感器的技術(shù)要求和半導(dǎo)體激光器的實際情況,最終確定了本文的主要研究內(nèi)容。
　　其次,設(shè)計了外腔半導(dǎo)體激光器的整個系統(tǒng)框架。根據(jù)溫度控制的基本原理和采樣電路的特點(diǎn)設(shè)計了溫度控制系統(tǒng);以負(fù)反饋控制電路為基礎(chǔ)設(shè)計了電流控制系統(tǒng);為了保證半導(dǎo)體激光器輸出頻率的長時間穩(wěn)定,對比幾種常用的以原子

3、或者分子為頻率標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)頻方式,最終選擇塞曼穩(wěn)頻原理,設(shè)計了穩(wěn)頻系統(tǒng)。
　　最后,采用Newport公司生產(chǎn)的DFB封裝795nm波長的激光管進(jìn)行了測試。第一,在無穩(wěn)頻系統(tǒng)時,對本外腔半導(dǎo)體激光器的溫度控制系統(tǒng)和電流控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性能進(jìn)行了測試,溫度的控制范圍為室溫下±1.50×101℃,控溫精度優(yōu)于1.81×10-3℃,標(biāo)準(zhǔn)差小于2×10-4℃。電流的調(diào)節(jié)范圍為0-2.00×102mA,紋波小于1.00×102nA。并且得出其10