一种调频外腔激光装置

技术特征：
1.一种调频外腔激光装置，其特征在于，包括种子光源和反馈回路外腔，所述反馈回路外腔包括fp腔，所述fp腔的腔长小于或等于10cm；所述种子光源用于输出种子光束；所述fp腔用于对所述种子光束进行滤波，形成透射光束；所述反馈回路外腔用于将所述透射光束反馈至所述种子光源形成反馈光路；所述调频外腔激光装置还包括光源频率调节模块、fp腔频率调节模块和外腔频率调节模块；所述光源频率调节模块用于调节所述种子光束的本征频率f1；所述fp腔频率调节模块用于调节所述fp腔的谐振频率f2；所述外腔频率调节模块用于调节所述反馈回路外腔的谐振频率f3；所述光源频率调节模块、所述fp腔频率调节模块和所述外腔频率调节模块协同调制，以使所述种子光束的本征频率f1、所述fp腔的谐振频率f2和所述反馈回路外腔的谐振频率f3满足外腔自注入锁定条件，形成锁频激光。2.根据权利要求1所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述外腔自注入锁定条件包括：所述种子光束的本征频率f1与所述fp腔的谐振频率f2的差小于所述反馈回路外腔的外腔自注入锁定范围；所述fp腔的谐振频率f2和所述反馈回路外腔的谐振频率f3的差小于大于或等于所述反馈回路外腔的自由光谱范围的二分之一。3.根据权利要求1所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述fp腔频率调节模块和所述外腔频率调节模块为电控位移模块；所述电控位移模块分别装配在所述反馈回路外腔和所述fp腔的至少一个光学组件上；所述电控位移模块用于改变所述反馈回路外腔或所述fp腔的腔长，或者，所述电控位移模块用于改变光束在所述光学组件中的光程，以调节所述反馈回路外腔或所述fp腔的谐振频率。4.根据权利要求3所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述反馈回路外腔和所述fp腔分别包括至少一个反射单元，所述电控位移模块装配在所述反射单元上；所述电控位移模块用于根据公式δf/f＝δl/l，改变所述反馈回路外腔或所述fp腔的腔长，以调节所述反馈回路外腔或所述fp腔的谐振频率；其中，f为所述反馈回路外腔或所述fp腔当前的谐振频率，δf为所述反馈回路外腔或所述fp腔的谐振频率的变化量，l为所述反馈回路外腔或所述fp腔当前的腔长，δl为所述反馈回路外腔或所述fp腔的腔长变化量。5.根据权利要求3所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述反馈回路外腔和所述fp腔分别包括至少一个棱镜单元，所述电控位移模块装配在在所述棱镜单元上；所述电控位移模块用于根据公式δf/f＝n1*δl/(n2*l)，改变光束在所述光学组件中的光程，以调节所述反馈回路外腔或所述fp腔的谐振频率；其中，f为所述反馈回路外腔或所述fp腔当前的谐振频率，δf为所述反馈回路外腔或
所述fp腔的谐振频率的变化量，n2*l为所述反馈回路外腔或所述fp腔的总光程，n1*δl为所述反馈回路外腔或所述fp腔的光程变化量。6.根据权利要求1所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述fp腔频率调节模块和所述外腔频率调节模块分别为电控折射率模块或热控折射率模块；所述电控折射率模块或所述热控折射率模块分别位于所述反馈回路外腔或所述fp腔中；所述电控折射率模块用于通过电光效应改变折射率，所述热控折射率模块用于通过热光效应改变折射率，以调节光束在所述电控折射率模块或所述或热控折射率模块的中的光程，从而调节所述反馈回路外腔或所述fp腔的谐振频率。7.根据权利要求1所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述种子光源包括第一端和第二端；所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第一端输入；所述反馈回路外腔还包括第一准直单元、单向传输单元和反射单元；所述第一准直单元用于准直所述种子光束；所述单向传输单元用于将所述种子光束传输至所述fp腔，并阻挡所述fp腔的反射光束入射至所述种子光源；所述反射单元用于使所述fp腔的透射光束反射回所述种子光源形成反馈光路。8.根据权利要求7所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述第一准直单元包括第一透镜，所述单向传输单元依次包括偏振分光镜、第一四分之一波片、第二四分之一波片和第二透镜，所述反射单元包括第一反射镜；所述fp腔位于所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片之间；所述第二透镜位于所述fp腔和所述第二四分之一波片之间或所述第二四分之一波片和第一反射镜之间。9.根据权利要求1所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述种子光源包括第一端和第二端；所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第一端输入；或者，所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第二端输入；所述反馈回路外腔还包括单向传输单元和光线转向单元；所述单向传输单元用于将所述种子光束传输至所述fp腔，并阻挡所述fp腔的反射光束入射至所述种子光源；所述光线转向单元用于改变所述fp腔的透射光束的传输方向，以使所述透射光束反馈至所述种子光源形成反馈光路。10.根据权利要求9所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述单向传输单元包括环行器，所述光线转向单元包括第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜；所述调频外腔激光装置内的光束传输路径为：所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，由所述环行器的第一端输入，再由所述环行器的第二端输出，入射至所述fp腔发生透射，形成所述透射光束；所述透射光束依次经过所述第二反射镜、所述第三反射镜和所述第四反射镜反射后入射至所述环行器的第三端，并从所述环行器的第一端输出反馈至所述种子光源。
11.根据权利要求9所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述单向传输单元包括隔离器，所述光线转向单元包括第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜；所述调频外腔激光装置内的光束传输路径为：所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，由所述隔离器的第一端输入，再由所述隔离器的第二端输出，入射至所述fp腔发生透射，形成所述透射光束；所述透射光束依次经过所述第五反射镜、所述第六反射镜、所述第七反射镜和所述第八反射镜反射后入射至所述种子光源的第二端。12.根据权利要求7-11任一项所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述单向传输单元还包括至少一个隔离器，至少一个所述隔离器位于所述种子光源和所述fp腔之间。13.根据权利要求1所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述fp腔包括相互平行的第九反射镜和第十反射镜，所述种子光束由所述第九反射镜入射，由所述第十反射镜出射；或者，所述fp腔包括第十一反射镜、第十二反射镜和第十三反射镜，所述种子光束由所述第十一反射镜入射，依次经所述第十二反射镜和所述第十三反射镜反射后，由所述十一反射镜出射。14.根据权利要求1所述的调频外腔激光装置，其特征在于，所述种子光源包括半导体激光器；或者，所述种子光源包括增益芯片和滤光片的组合，所述滤光片位于所述反馈回路外腔的任意位置。

技术总结
本发明实施例公开了一种调频外腔激光装置，该装置包括种子光源、反馈回路外腔、光源频率调节模块、FP腔频率调节模块和外腔频率调节模块；反馈回路外腔包括FP腔；光源频率调节模块用于调节种子光束的本征频率；FP腔频率调节模块用于调节FP腔的谐振频率；外腔频率调节模块用于调节反馈回路外腔的谐振频率；光源频率调节模块、FP腔频率调节模块和外腔频率调节模块协同调制，以使种子光束的本征频率、FP腔的谐振频率和反馈回路外腔的谐振频率满足外腔自注入锁定条件，形成锁频激光。本发明实施例解决了现有窄线宽激光调频范围较小的问题，可以大幅提高调频范围，构建快速大范围连续调频外腔窄线宽激光，扩大激光装置的应用领域。扩大激光装置的应用领域。扩大激光装置的应用领域。


技术研发人员：梁伟 刘云凤
受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日：2021.08.13
技术公布日：2023/2/17