Moglabs注入锁定放大系统

注入锁定即通过将光注入到特定频率工作的激光谐振腔中来提高激光器的性能，注入光频率与激光频率相等。该技术主要应用在单频连续波激光器中，同时满足高输出功率与低强度噪声和相位噪声要求。高功率的输出是由一个高功率激光器（不包含放大器）产生的，称为从属激光器，其噪声可通过注入一个低噪声低功率的主激光器（或者种子激光器）的输出，显著减小。假设主激光器和从属激光器的频率非常接近，注入光会迫使从属激光器严格工作在注射频率，并且噪声很小。注入功率越高，种子激光器和从属激光器共振频率允许的差值越大。采用这种方法可以得到接近于量子极限的强度噪声和相位噪声。

在此基础之上，MOGLabs开发了基于法布里-珀罗激光二极管的稳定注入锁定的新技术。通常注入锁定对环境变化极端敏感。温度、对准或者电流的很小变化都可能导致从属二极管失锁。为了解决这一问题，获得稳定的注入锁定放大系统（ILA），MOGLabs公司研发了一种自动跟踪系统。该系统可以连续监视激光并对从属二极管电流进行微小的调整以保持锁定。结合Moglabs的稳定种子激光器，ILA可提供稳定的高功率激光输出。该系统为价格昂贵的倍频系统提供了结构紧凑且低成本的替代方案。

图1是ILA的典型光路示意图，包含了光栅式种子激光器。猫眼式的激光器也可以被用作种子源，特别是在波长再500 nm以上时。

图1.ILA典型光路示意图

优点：

工作波长370—1080 nm
输出功率高达1 W，与波长有关
高稳定性
用户可更换的从属二极管
像散校正

可选：

多级光隔离器
单模输出光纤耦合
双通道输出，自由光或者光纤耦合
集成散光整形

结合图1，以461 nm和399 nm为例，图2是Free-space amplifier output（主输出口）的功率随电流变化的曲线图。隔离器之后，399 nm输出功率可达300 mW，461 nm输出功率可达800 mW。Seed beam output（次输出口）对应的分别是100 mW和200 mW，可用于锁频或者成像。

图2.Free-space amplifier output功率图

Moglabs监测了461 nm注入锁定系统连续工作25个小时的数据，如图3。第一栏的蓝色轨迹是从属二极管的电流，随着环境变化引起的细微变化会自动调整，以避免从属二极管跳到其自由运行波长（约457 nm）。第二栏的绿色轨迹是主输出口功率。当从属二极管失锁并自动重新锁定时，输出功率会出现小幅跳变。第三栏橙色轨迹是室温变化。室温在白天显示出明显的温度波动，夜间温度稳定。第四栏红色轨迹是主激光器的电流，使用单独的法布里-珀罗扫描（EE迹线）自动进行调整以恢复单模工作模式。