高稳定度半导体激光器电源-论文.pdf

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1、第21卷第7期电光与控制V01．21No．72014年7月ElectronicsOptics＆ControlJuly2014doi：10．3969／j．issn．1671—637X．2014．07．019高稳定度半导体激光器电源侯庆志，熊继军，曹延昌(中北大学电子测试国家重点实验室，太原030051)摘要：设计并实现了一个高精度的半导体激光器驱动系统，该系统包括温度控制和电流控制两部分。温度的控制范围为室温下±1．50×10K，控温精度优于1．81mK，标准差小于0．20mK。电流的调节范围为0～2．00×10mA，纹波小于1

2、．00×10nA。该系统驱动外腔半导体激光器时可以保证激光器输出的频率稳定度在10S内达到1．00×10一，满足原子分子物理和激光光谱学等领域对高精度激光器的需求。关键词：半导体激光器；驱动电路；电流控制；温度控制中图分类号：V271．4：TN242文献标志码：A文章编号：1671—637X(2014)07—0086一o4AHigh·StabilityPowerSupplyforSemiconductorLasersHOUQing—zhi，XIONGJi-jun，CAOYan-chang(NationalKeyLaborato

3、ryforElectronicMeasurementTechnology，NoahUniversityofChina,Taiyuan030051，China)Abstract：Ahigh—precisiondrivingcircuitwasdesignedandrealizedforsemiconductorlasers，whichhastwopartsoftemperaturecontrolandcurrentcontro1．Thetemperatureiscontrolledintherangeof±1．50×10Katr

4、oomtemperature，thetemperaturecontrolprecisionisbetterthan1．81mK，andthestandarddeviationislessthan0．20mK．Thecurrentadjustingrangeis0to2．00×10mAandtherippleislessthan1．00X10nA．Whenusedfordrivingasemiconductorlaser,thesystemcanmaketheoutputfrequencyofthelaserdiodereach

5、1．O0×10within10s．whichcanmeettherequirementsofatommoleculephysics．1aserspectroscopy，andotherfieldstohigh—precisionlasers．Keywords：semiconductorlaser；drivecircuit；currentcontrol；temperaturecontrol激光器相比，半导体激光器线宽窄、结构简单；同液体0引言激光器相比，半导体激光器稳定。因此，半导体激光器随着激光器技术的不断发展，高精度激光器在

6、高应用前景非常广阔。精密测量和基础研究中广泛应用。在高精密测量中，本文做了面向冷原子干涉陀螺的高精度半导体激原子陀螺、原子磁强计使用高精度激光器进光器的相关研究。由于半导体激光器中外腔激光器具行原子的态制备以及原子信号的检测；冷原子。领有价格相对较低、线宽窄、频率稳定度较高等优点，根据域中激光器用来冷却和囚禁原子。在基础物理学中，冷原子对激光器的技术要求，提出一种高精度外腔半导离子阱光钟中和光晶格光钟中高精度激光器不仅用来体激光器的系统设计。首先，设计一套外腔半导体激光制冷原子，而且可以获得线宽超窄且频率极稳定的跃器的温度和电

7、流控制系统；然后，搭建实验系统测试温迁谱线，并用该跃迁谱线对本阵激光频率实现精密锁度以及电流的稳定度；最后，测试了激光频率的变化并定，从而建成高稳定度和高精密的光学频率标准。做了讨论。在冷原子干涉陀螺中，使用高精度外腔半导目前应用比较多的激光器有气体激光器(He—Ne体激光器冷却和囚禁原子，以及检测陀螺信号。它要求激光器)、固体激光器(蓝宝石激光器)、液体激光器激光器的频率准确度达到1．O0MHz，频率稳定度达到(染料激光器)和半导体激光器等。同气体激光器相1．00X10一，线宽小于1．00MHz。影响半导体激光器输比，半导体

8、激光器寿命长、价格低廉、易于调制；同固体出频率的主要因素包括：电流的稳定度、温度的变化等。首先，电流直接影响激光器的增益介质，如载流子浓度、收稿日期：2014一O1一O6修回日期：2014—01—25导带禁带宽度；同时，还对腔内纵模、激光器的频率以及作者简介：侯庆志(1989