用于注入锁定激光器的非互易光学组件的制作方法

用于注入锁定激光器的非互易光学组件


背景技术：

1.各种常规的架构采用注入锁定到谐振器的激光器。例如，激光器可以发射光束，该光束被发送到谐振器。激光器和谐振器光学耦合，使得来自激光器的光束被提供给谐振器，在谐振器内部循环且经历全内反射，并从谐振器提供回激光器。当被注入锁定时，激光器的频率从属于谐振器的频率(例如，谐振器可以使激光器以与谐振器的频率相比基本相似的频率发射光束)。
2.可用于注入锁定的示例性谐振器是高品质因数(q)回音壁模式谐振器。由于这种谐振器的电光特性和尺寸，可以利用相对窄的线宽来线性地调制回音壁模式谐振器的频率。根据示例，施加到谐振器的锯齿波形电压可以导致注入锁定到谐振器的激光器发射频率跟随锯齿波形的光束。
3.为了使激光器能够被注入锁定到谐振器，由激光器发射的光束的特定部分的功率会被返回到激光器。例如，从激光器发射并返回激光器的光束的约为25db的总功率损耗可以提供激光器保持注入锁定到谐振器的稳定状态。然而，如果入射到谐振器上的光束处于较高的功率水平，则谐振器的工作特性可能改变，这会导致不利的影响，例如热光频率牵引和光折变损伤。例如，入射到谐振器上的光束的功率水平提高会导致形成谐振器的材料的折射率发生半永久性变化，这会影响采用注入锁定到谐振器的激光器作为光源的系统的校准。相应地，各种常规方法采用以适度功率水平工作的激光器，以使入射到谐振器上的光束的功率水平处于在其以下会遭遇不利影响的水平。此外，由于激光器以适度的功率水平工作，因此这些常规方法通常通过采用增强光放大器(boa)来增强输出的注入锁定光束。


技术实现要素：

4.以下是本文更详细描述的主题的简要概述。此概述并不意图限制权利要求的范围。
5.本文描述了与经由非互易光学组件将激光器注入锁定到谐振器有关的各种技术。激光器可以被配置为发射光束。此外，谐振器可以被配置为接收由激光器发射的光束并将反馈光束返回到激光器，使得反馈光束导致激光器注入锁定到谐振器。非互易光学组件可以插入在激光器与谐振器之间并且光学耦合到激光器和谐振器。非互易光学组件可以包括被配置为接收来自激光器的光束的第一端口和被配置为将光束输出到谐振器的第二端口。此外，第二端口被配置为接收来自谐振器的反馈光束，第一端口被配置为将反馈光束输出到激光器。光束可以以第一功率损耗从第一端口穿过非互易光学组件到达第二端口。此外，反馈光束可以以第二功率损耗从第二端口穿过非互易光学组件到达第一端口，其中，第一功率损耗不同于第二功率损耗(例如，第一功率损耗可以大于第二功率损耗)。非互易光学组件还可以包括第三端口，该第三端口被配置为输出注入锁定光束。
6.根据各个实施例，非互易光学组件可以包括法拉第盘、第一半波片、偏振分束器和第二半波片。第一半波片可以光学耦合到法拉第盘，偏振分束器可以光学耦合到第一半波片，第二半波片可以光学耦合到偏振分束器。光束通过非互易光学组件的路径可以穿过法
拉第盘，然后穿过第一半波片，然后穿过偏振分束器，然后穿过第二半波片。此外，反馈光束通过非互易光学组件的路径可以穿过第二半波片，然后穿过偏振分束器，然后穿过第一半波片，然后穿过法拉第盘。
7.与许多常规架构相比，非互易光学组件使得激光器能够注入锁定到谐振器，而在激光器以更高的功率水平工作的同时不会不利地影响谐振器。例如，入射到谐振器上的光束的功率水平可以低于导致热光频率牵引或光折变损伤的水平。此外，非互易光学组件能够以不需要增强(例如，经由增强光放大器，用于激光雷达传感器系统)的功率水平输出注入锁定光束。
8.以上概述呈现简化的概述以便提供对本文所讨论的系统和/或方法的一些方面的基本理解。此概述并非本文所讨论的系统和/或方法的广泛概述。此概述并不意图标识关键/决定性元件或者叙述此类系统和/或方法的范围。此概述的唯一目的是以简化形式呈现一些概念，以作为稍后呈现的更详细的描述的序言。
附图说明
9.图1示出了被配置为将激光器注入锁定到谐振器的示例性系统。
10.图2示出了用于将激光器注入锁定到谐振器的常规系统的示例。
11.图3至图4示出了图2的用于将激光器注入锁定到谐振器的常规系统的示例性实现方式。
12.图5示出了图1的系统内的示例性偏振图。
13.图6示出了包括注入锁定到谐振器的激光器的另一个示例性系统。
14.图7示出了包括注入锁定到谐振器的激光器的示例性激光雷达传感器系统的框图。
15.图8是示出了将激光器注入锁定到谐振器的示例性方法的流程图。
具体实施方式
16.现在参考附图描述与用于注入锁定激光器的非互易光学组件有关的各种技术，在附图中，相同的附图标记用于始终指代相同的元件。在以下描述中，出于说明的目的，阐述许多具体细节以便提供对一个或多个方面的透彻理解。然而，显然可在没有这些具体细节的情况下实践一个或多个这样的方面。在其他情况下，以框图形式示出众所周知的结构和装置，以便有助于描述一个或多个方面。另外，应理解，描述为由某些系统组件执行的功能可由多个组件执行。类似地，例如，组件可被配置来执行描述为由多个组件执行的功能。
17.此外，术语“或”意图是指包含性“或”而非排他性“或”。也就是说，除非另外规定或从上下文清楚得知，否则短语“x采用a或b”意图是指自然包含性置换中的任何一个。也就是说，短语“x采用a或b”满足以下情况中的任一种：x采用a；x采用b；或x采用a和b两者。此外，除非另外规定或从上下文中清楚得知是针对单数形式，否则如本技术和所附权利要求中所用的冠词“一个”和“一种”一般应当理解为意指“一个或多个”。
18.如本文所用，术语“组件”和“系统”意图涵盖配置有计算机可执行指令的计算机可读数据存储，这些计算机可执行指令在由处理器执行时引起某些功能的执行。计算机可执行指令可包括例程、功能等。术语“组件”和“系统”还旨在涵盖一个或多个光学元件，这些光
学元件可以被配置或耦合在一起以执行关于光信号的各种功能。还应理解，组件或系统可定位在单个装置上或者跨若干装置分布。另外，如本文所用，术语“示例性”意图是指“用作某物的说明或示例”。
19.如本文所用，除非上下文另有说明，否则术语“耦合到”旨在包括直接耦合(其中，彼此耦合的两个元件彼此接触)和间接耦合(其中至少一个附加元件位于两个元件之间)。
20.现在参考附图，图1示出了示例性系统100，其被配置为将激光器102注入锁定到谐振器104。系统100包括激光器102、谐振器104和非互易光学组件106，该非互易光学组件106插入在激光器102与谐振器104之间并且光学耦合到激光器102和谐振器104。系统100可以输出注入锁定光束，同时非互易光学组件106可以通过降低谐振器104所经受的光束的功率水平来减轻对谐振器104的热光频率牵引和光折变损伤(与包括插入在激光器与谐振器之间的互易分束器的常规方法相比)。
21.激光器102被配置为发射光束。激光器102可以是半导体激光器、激光二极管等。根据示例，激光器102可以是分布式反馈型(dfb)激光器。与将激光器注入锁定到谐振器的传统架构(其中，互易分束器插入在激光器与谐振器之间)相比，激光器102可以以更高的功率发射光束。
22.此外，谐振器104被配置为接收激光器102发射的光束并将反馈光束返回到激光器102，使得反馈光束导致激光器102注入锁定到谐振器104。谐振器104可以是回音壁模式(wgm)谐振器(例如，高q wgm谐振器)。谐振器104可以由电光材料形成。电光材料的示例包括铌锂、钽酸锂等。此外，谐振器104可以包括可以向其施加电压的(一个或多个)电极。向谐振器104施加电压可以改变谐振器104的电光材料的光学特性。例如，向谐振器104施加电压可以改变谐振器104的电光材料的折射率。
23.非互易光学组件106被配置为接收来自激光器102的光束并将光束输出到谐振器104。此外，非互易光学组件106被配置为接收来自谐振器104的反馈光束并将反馈光束输出到激光器102。更具体地，非互易光学组件106包括第一端口108、第二端口110和第三端口112。第一端口108被配置为接收来自激光器102的光束，第二端口110被配置为将光束输出到谐振器104。此外，第二端口110被配置为接收来自谐振器104的反馈光束，并且第一端口108被配置为将反馈光束输出到激光器102。进一步地，第三端口112被配置为输出注入锁定光束。
24.来自激光器102的光束以第一功率损耗从第一端口108穿过非互易光学组件106到达第二端口110。此外，来自谐振器104的反馈光束以第二功率损耗从第二端口110穿过非互易光学组件106到达第一端口108。由于非互易光学组件106的非互易性质，第一功率损耗不同于第二功率损耗。根据各个实施例，第一功率损耗可以大于第二功率损耗。因此，来自激光器102的光束和来自谐振器104的反馈光束在穿过非互易光学组件106时可以经历不同的功率损耗(例如，取决于通过非互易光学组件106的传播方向)。
25.激光器102被光学注入锁定到谐振器104。由于激光器102被光学注入锁定到谐振器104，因此施加到谐振器104的电压可以在激光器102上产生频率变化。此外，将激光器102注入锁定到谐振器104可以使激光器102发射的光束的线宽变窄，将光束限制为单模，等等。因此，施加到谐振器104的电压可用于控制经由非互易光学组件106的第三端口112输出的注入锁定光束的频率(例如，注入锁定光束可以是或包括用于激光雷达传感器系统的光学
啁啾，该光学啁啾是通过将电压波形施加到谐振器104产生的)。
26.设想各种光学组件可以在激光器102与非互易光学组件106之间的光路上。同样，各种光学组件可以在非互易光学组件106与谐振器104之间的光路上。例如，如图1所描绘的，透镜114可以插入在激光器102与非互易光学组件106之间，透镜116可以插入在非互易光学组件106与谐振器104之间。然而，应当理解，所要求保护的主题不受此限制，因为其他组件可以附加地或替代地位于这样的光路上。此外，设想系统100不需要在激光器102与非互易光学组件106之间和/或在非互易光学组件106与谐振器104之间包括任何光学组件(例如，系统100可以缺少透镜114和/或透镜116)。
27.如图1的示例中所描绘的，非互易光学组件106可以包括法拉第盘118、第一半波片120、偏振分束器122和第二半波片124。法拉第盘118可以光学耦合到第一半波片120，第一半波片120可以光学耦合到偏振分束器122，并且偏振分束器122可以光学耦合到第二半波片124。因此，光束(由激光器102发射并在非互易光学组件106的第一端口108处接收)通过非互易光学组件106的路径穿过法拉第盘118，然后穿过第一半波片120，然后穿过偏振分束器122，然后穿过第二半波片124；然后，光束经由第二端口110从非互易光学组件106输出。此外，反馈光束(由谐振器104返回并在非互易光学组件106的第二端口110处接收)通过非互易光学组件106的路径穿过第二半波片124，然后穿过偏振分束器122，然后穿过第一半波片120，然后穿过法拉第盘118；然后，反馈光束经由第一端口108从非互易光学组件106输出。
28.法拉第盘118被配置为基于光束和反馈光束通过法拉第盘118的传播方向而非互易地旋转光束和反馈光束的偏振角。例如，法拉第盘118可以根据通过法拉第盘118的传播方向将入射束的偏振角非互易地旋转 45度(例如，光束的偏振角可以被旋转 45度，反馈光束的偏振角也可以被旋转 45度)。此外，偏振分束器122被配置为反射垂直偏振光束(例如，光束的垂直偏振部分、反馈光束的垂直偏振部分)并透射水平偏振光束(例如，光束的水平偏振部分、反馈光束的水平偏振部分)。偏振分束器122反射的垂直偏振光束可以经由第三端口112作为注入锁定光束输出。此外，偏振分束器122透射的水平偏振光束可以指向谐振器104或激光器102(例如，光束的水平偏振部分可以指向谐振器104，反馈光束的水平偏振部分可以指向激光器102)。
29.此外，第一半波片120被配置为将光束和反馈光束的偏振角互易地旋转任意角度。同样，第二半波片124被配置为将光束和反馈光束的偏振角互易地旋转任意角度。例如，第一半波片120可以使光束的偏振角旋转 40度，并且可以使反馈光束的偏振角旋转-40度。根据另一个示例，第二半波片124可以使光束的偏振角旋转 90度，并且可以使反馈光束的偏振角旋转-90度。然而，预期其他角度旨在落入所附权利要求的范围内，因此，要求保护的主题不限于前述示例。
30.此外，设想非互易光学组件106可以是可调谐的，以控制光束从第一端口108穿过非互易光学组件106到达第二端口110的第一功率损耗。可以调整经由第一端口108接收且经由第二端口110透射的光束的功率百分比。例如，由非互易光学组件106透射的功率百分比可以在0.5％到3.0％之间的范围内调整；然而，要求保护的主题不限于此。非互易光学组件106的调谐可以在没有散焦或去耦(如通常利用常规方法执行的那样)的情况下实现。
31.根据示例，第一半波片120的旋转可以控制第一功率损耗的调谐。第一半波片120
的旋转会改变半波片120使穿过其中的光的偏振角发生旋转的角度。因此，调整第一半波片120的取向(例如，旋转)允许调谐由偏振分束器122透射的光束的功率，并相应地调谐提供回激光器102的光学反馈。
32.现在转向图2，其示出了用于将激光器202注入锁定到谐振器204的常规系统200的示例。系统200包括激光器202、谐振器204和互易分束器206，该互易分束器206插入在激光器202与谐振器204之间并且光学耦合到激光器202和谐振器204。激光器202可以基本上类似于激光器102，谐振器204可以基本上类似于谐振器104。此外，在图2所描绘的示例中，透镜208被插入在激光器202与互易分束器206之间，透镜210被插入在互易分束器206与谐振器204之间。
33.光束从激光器202通过互易分束器206(以及诸如透镜208和210等其他光学元件)传播到谐振器204的功率损耗可以基本上类似于反馈光束从谐振器204通过互易分束器206(以及其他光学元件)传播到激光器202的功率损耗。因此，当激光器202以提高的功率水平工作时，入射在谐振器204上的光束的功率水平会对谐振器204造成不利影响，例如，热光频率牵引和/或光折变损伤。此外，当激光器202以较低的功率水平工作时，由互易分束器206输出的注入锁定光束212可能需要被增强(例如，经由增强光放大器(boa))，这导致这种常规架构的增加的复杂性和成本。
34.图3至图4示出了用于将激光器202注入锁定到谐振器204的常规系统200的示例性实现方式。类似于图2，图3至图4中描绘的示例性系统包括激光器202、谐振器204、互易分束器206、透镜208和透镜210。在图3至图4所示的系统中，谐振器204被包括为谐振器模块302的一部分；设想图1的谐振器104同样可以被包括为类似的谐振器模块的一部分。
35.根据所描绘的示例，谐振器模块302包括第一光耦合器304，其位于激光器202发射的光束的光路中。第一光耦合器304将光束的至少一部分耦合到谐振器204中。此外，谐振器模块302包括第二光耦合器306、透镜308和反馈光学装置310(例如，反射镜)。第二光耦合器306可以将在谐振器204中循环的光的至少一部分沿着穿过透镜308的光路耦合出去。光可以被反馈光学装置310反射。反射光可以穿过透镜308，并且反射光的至少一部分可以通过第二光耦合器306耦合到谐振器204中。第一光耦合器304还将在谐振器204中循环的反射光的至少一部分从谐振器204耦合出去作为反馈光束。
36.图3描绘了互易分束器206将光束分成两束的示例性系统300，其中，入射到互易分束器206上的光束的功率的30％作为第一束透射，入射到互易分束器206上的光束的功率的70％作为第二束反射。第一束(入射光束的功率的30％)通过互易分束器206透射，第二束(入射光束的功率的70％)通过互易分束器206发射(例如，作为注入锁定光束212输出)。因此，互易分束器206将由激光器202发射的光束分开，使得光束的功率的30％指向谐振器204以经由光学反馈进行光学注入锁定，而光束的功率的70％被反射(例如，作为注入锁定光束212输出)。类似地，互易分束器206将由谐振器204返回的反馈光束分开，使得反馈光束的功率的30％指向激光器202以进行光学注入锁定，而反馈光束的功率的70％被反射。
37.在所示示例中，激光器202以20mw的功率水平工作，其中，2-3mw到达谐振器204。在这种情况下，谐振器204可以保持稳定但会显示出一些热光牵引表现，这会使激光器202的控制复杂化(例如，在包括注入锁定到谐振器204的激光器202的激光雷达传感器系统的操作期间)。此外，由互易分束器206反射的功率为14mw的第二光束(例如，注入锁定光束212)
可以输入到boa。可以增强第二光束以提供处于足够功率水平的输出束用于特定应用(例如，50-100mw可以用于激光雷达传感器系统)。因此，图3的示例中的互易分束器206连同以20mw工作的激光器202可以使得使用boa来提高注入锁定光束212的功率。此外，为了保持激光器202与谐振器204之间的注入锁定，由激光器202发射的光束的功率的大约0.3％将在通过系统300进行往返之后返回到激光器202。因此，系统300可以具有约25db的往返光学损耗。
38.如图所示，激光器202以20mw的功率水平发射光束。光束穿过透镜208并入射到互易分束器206上。光束功率的30％(6mw)由互易分束器206透射并指向谐振器204，而光束功率的70％(14mw)被互易分束器206反射(例如，作为注入锁定光束212输出并指向boa)。因此，光束穿过互易分束器206朝向谐振器204的功率损耗为5.2db。在图3的示例中，透镜210可以使光束散焦，使得光束以4db的功率损耗穿过透镜210。因此，由激光器202发射的光束的功率的11％(例如，2.5mw)入射到谐振器204上。
39.此外，光穿过谐振器模块302的功率损耗可以是大约5db。例如，如图3所示，光穿过谐振器204(例如，从第一光耦合器304传播到第二光耦合器306)的功率损耗可以是2db，并且光穿过透镜308(例如，从谐振器204传播到反馈光学装置310)的功率损耗可以是0.5db。此外，被反馈光学装置310反射的光的功率损耗可以是0.5db。光穿过透镜308(例如，从反馈光学装置310传播到谐振器204)的功率损耗可以是0.5db，光穿过谐振器204(例如，从第二光耦合器306传播到第一光耦合器304)的功率损耗可以是2db。
40.谐振器204可以朝向激光器202返回反馈光束。反馈光束穿过透镜210的功率损耗可以是4db。此外，互易分束器206可以使反馈光束的功率的30％朝向激光器202透射，而反馈光束的功率的70％可以被互易分束器206反射。因此，反馈光束穿过互易分束器206朝向激光器202的功率损耗为5.2db。然后，反馈光束可以穿过透镜208并返回到激光器202。因此，由激光器202发射的光束的功率的大约0.3％可以在通过系统300进行往返之后返回到激光器202，以维持激光器202到谐振器204的注入锁定。
41.在图3的系统300中，激光器202与谐振器204之间的功率损耗可以基本上相似，而与传播方向无关。因此，由激光器202发射的光束穿过互易分束器206(以及透镜208和210)的功率损耗与由谐振器204返回的反馈光束穿过互易分束器206(以及透镜208和210)时的功率损耗基本相似。
42.包括互易分束器206的一些常规架构可以被设计成使得以不需要采用boa的功率水平提供注入锁定光束212。例如，图4描绘了示例性系统400，其中，激光器202以相对于系统300提高的功率水平工作。由系统400输出的注入锁定光束212的功率水平不需要通过boa提高以用于各种应用(例如，不需要结合系统400来采用boa提高注入锁定光束212的功率水平以用于激光雷达传感器系统)。然而，在系统400中，与入射到系统300中的谐振器204上的光束相比，入射到谐振器204上的光束的功率水平可以提高。入射到谐振器204上的光束的提高的功率水平可能导致有害影响，例如热光频率牵引和光折变损伤。
43.在系统400中，与系统300中的互易分束器206相比，互易分束器206是更小比率的分束器。更具体地，如图4所描绘的，互易分束器206将光束分成两束，其中，入射到互易分束器206上的光束的功率的10％作为第一束透射，入射到互易分束器206上的光束的功率的90％作为第二束反射。因此，互易分束器206将激光器202发射的光束分开，使得光束的功率
的10％指向谐振器204以进行注入锁定，而光束的功率的90％被反射(例如，作为注入锁定光束212输出)。互易分束器206还将由谐振器204返回的反馈光束分开，使得反馈光束的功率的10％指向激光器202以进行光学注入锁定，而反馈光束的功率的90％被反射。
44.在图4所描绘的示例中，激光器202以100mw的功率水平工作，其中，8mw到达谐振器204。由激光器202发射的光束的功率的大约0.3％在通过系统400进行往返之后返回到激光器202，以维持激光器202到谐振器204的注入锁定；因此，由激光器202发射并随后返回激光器202的光束可以具有大约25db的往返损耗。然而，谐振器204在系统400中暴露于大约8mw的提高的功率水平，这不利地影响谐振器204，如本文所述。
45.如图4中所描绘的，激光器202以100mw的功率水平发射光束。光束的功率的10％(10mw)被互易分束器206透射并指向谐振器204，而光束的功率的90％(90mw)被互易分束器206反射(例如，作为注入锁定光束212输出，在该示例中不需要对注入锁定光束212进行增强)。因此，在图4的示例中，光束穿过互易分束器206朝向谐振器204的功率损耗为10db。类似于图3的示例，光束可以进一步穿过透镜210，并且光束的至少一部分经由第一光耦合器304光学耦合到谐振器204中。光穿过谐振器模块302，其中，谐振器204朝向激光器202返回反馈光束。反馈光束可以穿过透镜210并且可以被互易分束器206分开(例如，反馈光束的功率的10％朝向激光器202被透射，反馈光束的功率的90％被反射)。因此，反馈光束穿过互易分束器206朝向激光器202的功率损耗为10db。
46.类似于图3的系统300，在系统400中，激光器202与谐振器204之间的功率损耗可以基本上相似，而与传播方向无关。因此，由激光器202发射的光束穿过互易分束器206(以及透镜208和210)的功率损耗与由谐振器204返回的反馈光束穿过互易分束器206(以及透镜208和210)时的功率损耗基本相似。
47.再次参考图1。类似于图3至图4中阐述的示例，由激光器102发射并随后返回激光器102的光束可以具有大约25db的往返损耗。因此，由激光器102发射的光束的功率的大约0.3％将在通过系统100进行往返之后返回到激光器102，以维持激光器102到谐振器104的注入锁定。然而，不像图3至图4的示例，通过非互易光学组件106的透射根据传播方向而有所不同，其中，在图3至图4中，通过互易分束器206的透射对于去往谐振器204和来自谐振器204的情况而言基本相似(例如，系统300中通过互易分束器206的30％透射与传播方向无关，系统400中通过互易分束器206的10％透射与传播方向无关)。例如，非互易光学组件106可以透射在从激光器102朝向谐振器104的方向上传播的光束的1％，以及在从谐振器104朝向激光器102的方向上传播的反馈光束的99％。按照该示例，光束从第一端口108穿过非互易光学组件106到达第二端口110时的第一功率损耗可以是20db，而反馈光束从第二端口110穿过非互易光学组件106到达第一端口108的第二功率损耗可以是0.05db。此外，虽然本文阐述的许多示例描述了大约25db的往返损耗，但应理解，这仅作为说明提供，要求保护的主题不受此限制；例如，往返损耗可以取决于激光器102的参数。
48.根据各种示例，设想激光器102可以被配置为以大于50mw的功率发射光束，并且非互易光学组件106可以被配置为以小于3mw的功率将光束输出到谐振器104。作为说明，激光器102可以以100mw的功率发射光束。按照该说明，经由第三端口112输出的注入锁定光束的功率可以为99mw，经由第二端口输出的光束的功率可以为1mw。然而，预期可以调整第一半波片120的取向以允许调谐前述分开(例如，在反射99.5mw/透射0.5mw与反射97mw/透射
3.0mw之间进行调整)。
49.现在阐述激光器102以100mw的功率水平发射光束的示例。然而，预期要求保护的主题不限于以下示例(例如，激光器102可以以其他功率水平工作)。入射到非互易光学组件106上的光束的功率的99％(99mw)可以经由第三端口112作为注入锁定光束输出。因此，不需要提高注入锁定光束的功率水平(例如，boa不需要与系统100一起使用)。此外，谐振器104可以经受小于1mw的功率，这可以减轻热光频率牵引和光折射的不利影响。
50.继续参考激光器102以100mw的功率水平发射光束的示例。系统100内的偏振图在图5中示出(例如，偏振参考和偏振角(φ
eol
)定义在500处描绘)。由激光器102发出的光束可以具有水平偏振。光束可以穿过透镜114。因此，具有水平偏振(例如，0度)的光束可以入射到法拉第盘118上。法拉第盘118可以基于通过法拉第盘118的传播方向非互易地旋转偏振角。例如，法拉第盘118可以使束偏振旋转 45度，无论是从激光器102传播还是向激光器102传播。因此，在穿过法拉第盘118时，光束可以具有 45度的偏振。
51.然后，光束入射到第一半波片120上。第一半波片120被配置为互易地旋转偏振角；第一半波片120可以使从激光器102朝向谐振器104传播的光束的偏振角旋转 40度(而第一半波片120可以使从谐振器104朝向激光器102传播的反馈光束的偏振角旋转-40度)。在穿过第一半波片120后，来自激光器102的光束具有与水平方向成 85度的偏振。光束入射在偏振分束器122上，偏振分束器122透射水平偏振(例如，入射在偏振分束器122上的光束的功率的大约1％或1mw)并反射垂直偏振(例如，入射在偏振分束器122上的光束的功率的大约99％或99mw)。因此，注入锁定光束具有垂直偏振(例如， 90度)。此外，由偏振分束器122朝向谐振器104透射的那部分光束具有水平偏振(例如，0度)。例如，为了使偏振分束器122的入射功率的1％处于水平偏振，偏振角可以是大约sqrt(0.01)[rad](例如，大约 85度)。
[0052]
然后，来自激光器102的光束穿过第二半波片124，该第二半波片124被配置为互易地旋转偏振角；第二半波片124可以使从激光器102朝向谐振器传播的光束的偏振角旋转 90度(而第二半波片124可以使从谐振器104朝向激光器102传播的反馈光束的偏振角旋转-90度)。在从激光器102传播的光束穿过第二半波片124后，光束可以具有垂直偏振(例如， 90度)并可以穿过透镜116。之后具有垂直偏振的光束可以进入谐振器104(例如，包括谐振器104的谐振器模块，其可以基本上类似于图3的谐振器模块302)。
[0053]
光会在透镜116和谐振器模块中经历损耗(例如，大约5db)。此外，谐振器104可以返回反馈光束，该反馈光束可以穿过透镜116。入射到第二半波片124上的反馈光束可以具有垂直偏振(例如， 90度)。第二半波片124可将反馈光束的偏振角旋转-90度；因此，水平偏振可以通过第二半波片124恢复。具有水平偏振的反馈光束可以很少或没有损耗地穿过偏振分束器122。之后，第一半波片120可在反馈光束穿过第一半波片120时使其偏振角旋转-40度。
[0054]
此外，法拉第盘118可以使反馈光束的偏振角旋转 45度；因此，穿过法拉第盘118的反馈光束可以具有 5度的偏振(接近激光器102发射的光束的水平偏振)。因此，由激光器102发射的光束可以以大约25db的返回损耗返回到激光器102，包括在从激光器102朝向谐振器104传播时大约20db的损耗，以及在从谐振器104朝向激光器102传播时更少的损耗(例如，大约0.05db)。上述情况可以允许注入锁定状态，同时以较低的功率水平(与上述图2至图4中描述的方法相比)操作谐振器104并递送大量功率(例如，99％)作为输出的注入锁定
光束(例如，用于激光雷达传感器系统)。
[0055]
再次参考图1。系统100可用于各种应用。例如，激光雷达传感器系统可以包括系统100。按照该示例，注入锁定到谐振器104的激光器102可以是被配置成为激光雷达传感器系统产生光学啁啾(例如，注入锁定光束)的源。然而，预期系统100也可以用作使用紧凑的窄线宽激光器的其他系统的一部分。例如，系统100可以是振动计系统、断层摄影系统、感测系统等的一部分。
[0056]
现在转向图6，示出了系统600的另一个示例性实施例，该系统600包括注入锁定到谐振器604的激光器602。更具体地，系统600包括集成电路606。集成电路606可以包括集成为集成电路606的一部分的激光器602、谐振器604和非互易光学组件608。此外，应当理解，其他元件也可以类似地集成为集成电路606的一部分。此外，集成电路606可以由例如诸如硅、氮化硅等材料形成。
[0057]
激光器602、谐振器604和非互易光学组件608可以是集成电路606的一部分，而不是如上述示例中那样包括分立元件。与上述情况类似，激光器604可以发射光束，该光束被非互易光学组件608接收。非互易光学组件608可以进一步将光束输出到谐振器604并接收来自谐振器604的反馈光束。此外，非互易光学组件608可以将反馈光束输出到激光器602。朝向谐振器604传播的光束可以以第一功率损耗穿过非互易光学组件608，并且朝向激光器602传播的反馈光束可以以第二功率损耗穿过非互易光学组件608，其中第一功率损耗不同于第二功率损耗。
[0058]
参考图7，示出了示例性激光雷达传感器系统700。激光雷达传感器系统700可以是调频连续波(fmcw)激光雷达传感器系统；然而，要求保护的主题不限于此。激光雷达传感器系统700包括激光器702、非互易光学组件704和谐振器706。非互易光学组件704被插入在激光器702与谐振器706之间并且光学耦合到激光器702和谐振器706。非互易光学组件704可以是图1和图5的非互易光学组件106、图6的非互易光学组件608等。此外，激光器702可以是激光器102、激光器602等。此外，谐振器706可以是谐振器104、谐振器604等。
[0059]
谐振器706可以包括可以向其施加电压的电极。向谐振器706施加电压可以改变谐振器706的电光材料的光学特性。例如，施加电压可以改变谐振器706的电光材料的折射率。激光器702被光学注入锁定到谐振器706。由于激光器702被光学注入锁定到谐振器装置706，因此施加到谐振器706的电压可以在激光器702上产生频率变化。
[0060]
激光雷达传感器系统700还包括前端光学器件708，其被配置为使由注入锁定到谐振器706的激光器702产生且经由非互易光学组件704输出的注入锁定光束的至少一部分透射到激光雷达传感器系统700的环境中。根据各种示例，前端光学器件708可以包括扫描仪，其可以将光信号(例如，注入锁定光束)引导到环境中的视场上。前端光学器件708还可以包括其他光学元件，例如一个或多个透镜、光学隔离器、一个或多个波导、光学放大器、干涉仪等。这类光学元件能够产生具有诸如准直、发散角、线宽、功率等期望特性的光信号。这类光学元件可以离散地组装在芯片上或集成在芯片上，或两者的组合。前端光学器件708也可以被配置为接收来自环境的反射的光信号。反射的光信号可以对应于透射到环境的光信号中从环境中的对象反射回来的至少一部分。
[0061]
此外，激光雷达传感器系统700可以包括检测器710(例如，光电检测器)和处理电路712。检测器710可以被配置为将由前端光学器件708接收到的反射光信号与注入锁定到
谐振器706的激光器702产生的注入锁定光束的本地振荡器部分混合。处理电路712可以被配置为基于检测器710的输出计算环境中的对象的距离和速度数据。
[0062]
图8示出了与将激光器注入锁定到谐振器相关的示例性方法。虽然这些方法被示出和描述为依次执行的一系列动作，但是应当理解和认识到，这些方法不受次序的限制。例如，一些动作可以以与本文描述的顺序不同的顺序发生。此外，一个动作可以与另一个动作同时发生。此外，在某些情况下，可能不需要所有动作来实现本文描述的方法。
[0063]
图8示出了将激光器注入锁定到谐振器的方法800。在802处，可以将光束从激光器发射到非互易组件中。光束可以以第一功率损耗穿过非互易光学组件到达谐振器。谐振器可以将反馈光束返回到激光器，使得反馈光束以第二功率损耗穿过非互易光学组件到达激光器。此外，反馈光束可以使激光器注入锁定到谐振器以产生注入锁定光束。此外，第一功率损耗不同于第二功率损耗(例如，第一功率损耗大于第二功率损耗)。在804处，可以输出注入锁定光束。例如，注入锁定光束可以透射到环境中(作为用于激光雷达传感器系统的光学啁啾)。
[0064]
以上所述内容包括一个或多个实施例的示例。当然，不可能为了描述前述方面而描述以上装置或方法的每个可构想到的修改和更改，但本领域普通技术人员可认识到，对各种方面的许多另外的修改和置换是可能的。因此，所述方面意图涵盖落在所附权利要求的范围内的所有此类更改、修改和变化。此外，就详细描述或权利要求中所用的术语“包括”而言，这种术语意图以与术语“包含”在权利要求中将“包含”用作过渡词时的类似解释方式具有包含性。