富泰科技推荐：激光稳频技术

  ICC讯 激光稳频技术是一种通过反馈控制系统方式来调节激光器参数，使激光器输出频率保持稳定的重要技术，其主要应用于光谱测量、量子光学、量子精密测量和引力波检测等领域，主要依赖于激光稳频技术来确保系统的高精度和高稳定性。

  近年，随着窄线宽半导体激光器技术的不断成熟与创新，其已经在精密干涉测量、光频标、激光通信、激光陀螺、激光雷达等诸多领域得到了广泛的应用。

  然而由于温度、机械振动等不稳定因素影响，其输出频率存在漂移，激光器漂移量一般几兆赫兹到几十兆赫兹不等，当扰动过大，漂移量可达数百兆，甚至到吉赫兹量级，在以上众多的应用领域中,激光频率稳定度是一个极其重要的指标参数，表征了频率稳定的程度。因此,随着激光应用的发展,激光稳频技术成为基础科学研究的重要方向,在现代科学技术中发挥着越来越重要的作用。富泰科技紧跟光电热点和客户需求，专注于先进光电技术应用，开展和助力于激光吸收光谱领域光电产品，致力于为广大客户提供一站式激光稳频等解决方案。

  高稳定度和高精度的激光稳频方法主要有饱和吸收稳频(又叫反兰姆凹陷稳频)及无源腔稳频(如高稳法布里-珀罗腔)。

  饱和吸收稳频中，主要用到了某一气体原子或分子的气室，饱和吸收的意思是气室的气体在吸收谱线的中心频率处出现了一个吸收凹陷。饱和吸收峰与原子能级共振频率相关,因此可以作为一个很好的频率参考点，饱和吸收稳频就是以饱和吸收峰作为频率参考，测量激光偏离吸收线峰值的程度提取误差信号并反馈到激光器，实现激光器频率的稳定。

  饱和吸收稳频:电路部分:饱和吸收模块、调制解调模块以及PID控制模块。通过对激光器施加正弦交流信号，得到调频光场，再通过饱和吸收模块得到饱和吸收谱信号，将调制信号与吸收谱信号进行混频并滤波，得到鉴频信号FDS，最后通过PID控制模块获得反馈 PZT 电压信号。

饱和吸收稳频原理框图

  PDH(Pound-Drever-Hall)技术是二十世纪八十年代初期发展起来的一种激光稳频技术，也是目前改进激光频率稳定性的常用技术之一。由于大部分激光器都具有调谐功能，通过外部提供一个电子信号即可实现激光频率的调谐，因此如果能够精确测定激光的频率，那么就可以向激光提供一个反馈电子信号，实现频率的补偿，稳定激光的频率。

  PDH 技术的原理即是将激光进行射频位相调制，并入射到光学谐振腔中，利用谐振腔(一般是F-P腔)的共振频率作为频率参考标准进行鉴频。同时，通过光外差光谱检测技术检测反射谱线(色散型谱线，该谱线反映了激光频率与光学共振频率之间的偏差)。之后，再经过混频、滤波等电子电路处理，便可获得激光频率相对于谐振腔共振频率的误差信号，最后通过反馈系统补偿激光，从而实现激光频率的稳定。下图展示了PDH 技术的基本原理

PDH稳频原理框图

图1光谱技术Roadmap

  富泰科技多年来一直从事与相关的光电领域产品，积累了许多经验和技术力量，专注于先进光电技术应用，助力于激光稳频技术，为工业与科研院所用户提供专业的物料选型、核心器件供应以及系统方案支持。 富泰科技与全球激光稳频在光电领域具有领导地位和核心技术的厂商密切合作，推动国外前沿技术和解决方案同国内光电产业接轨，实现各方共赢。基于对技术、产品、市场趋势的理解和把握，富泰科技整合全球各地的优势产品和技术资源，致力于为广大客户提供一站式激光稳频等解决方案。

  激光稳频技术目前在高校和工业上得到广泛应用，富泰科技可为客户提供激光稳频系统所需的大部分器件。富泰可提供630nm-1.5μm典型波段和多种封装形式的激光管光源（630-1120nm Toptica eagleyard）。TEM一体化稳频光源Lasy，覆盖633、780、852、894nm等典型波长；1μm/1.5μm单频超窄线宽激光器（波长可定制）等。

  同时，富泰科技可提供各类响应迅速、高带宽的稳频电子控制模块Redpitaya、锁相/锁模控制系统TEM lase/phase lock，锁相放大器设备；饱和吸收光谱/PDH反馈装置，此外，还可提供各类原子泡、光学超稳腔、光学元件（1/4波片，半波片，PBS，ISO空间光隔离器）光路调制（AOM G&H、EOM iXblue、advr相位/强度调制器）激光器驱动温控芯片、模块和台式设备（Wavelength Electronics）等配套模块及设备。

图2 Toptica eagleyard航天级别各种封装类型激光管

反馈控制：Redpitaya稳频反馈控制系统

 

TEM Lase/Phase lock锁相/锁模控制系统

iScan可调谐激光器波长监测与控制系统

TEM饱和吸收光谱装置cosy

mini-PDH紧凑型独立PDH探测器电子设备

光路调制：Exail(iXblue)EOM相位/强度调制器，advr EOM强度调制器

 

光学元件：四分之一波片、半波片、PBS偏振分光棱镜、ISO法拉第隔离器

激光频率参考：FP光学超稳腔

铷原子泡、铯原子泡

  激光稳频技术是激光物理学、光谱学和电子学高度结合的产物，是随着激光应用的发展而发展的，该技术是基础科学研究的重要工具，也是尖端科学的关键组成部分,在现代科学技术中发挥着越来越重要的作用。如下介绍一些激光稳频技术典型应用领域：

  应用于量子精密测量

  激光稳频技术用于创建高精度的光频率标准，例如光学钟和原子钟。这些频率标准在时间、导航和科学研究中起到关键作用。在冷原子钟领域，传统的原子钟使用热原子作为工作介质，但其精度受到原子热运动的影响。通过激光冷却技术，原子被冷却至接近绝对零度的温度，大大消除了原子热运动对原子钟性能的影响。这种基于冷原子的原子钟已广泛应用于地面时间基准的建立。为了提高原子钟的稳定度，采用激光稳频技术压窄激光器线宽，如：将外腔半导体激光器频率锁定于原子跃迁能级，从而将激光器线宽从自由运转的382.18 kHz压窄至稳频后的37.94 kHz。这种窄线宽激光用于积分球冷原子钟的探测光，可以显著提高原子钟的短期稳定度。

  总之，激光稳频技术在原子钟领域发挥着关键作用，不仅提高了精度，还为空间应用和科学研究提供了新的突破。

  本次CIOE富泰科技将展示如下激光稳频方案系列产品：

  关于富泰科技：

  富泰科技（香港）有限公司正式成立于2005年，公司聚焦于激光、光学技术在光通信、数据中心、大数据及人工智能、量子科技、气体检测、光纤传感、超快激光和生命科学等应用，服务客户包括华为、中兴、烽火等系统设备商，阿里、腾讯等互联网公司，中科院、中电科，高校等科研机构和工业企业，以及业内几乎所有的光器件光模块厂家。

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