基于FPGA的半导体激光器稳频系统

作者：张沛; 王晨曦; 宋丽军; 胡裕栋; 李刚; 张鹏飞^*; 张天才

来源：量子光学学报, 2023, 1-10.

• FPGA
• 半导体激光器
• 主动稳频
• 反馈控制

半导体激光器由于波长覆盖范围大、易调谐、体积小、重量轻、结构简单、功耗低、寿命长等优势，在量子信息、精密测量、光学传感等领域均有广泛应用。由于自由运转的半导体激光器输出频率起伏较大，在应用中需要对其频率进行反馈控制。然而传统反馈控制系统存在结构复杂、体积庞大、稳定性差等缺点，因此我们搭建了一套基于FPGA的外腔半导体激光器稳频系统。该系统以铯原子饱和跃迁线为参考频率，以FPGA电路模块代替信号发生器、锁相放大器、PID、示波器等器件，对激光器工作电流施加反馈，成功将激光器的输出频率分别稳定到|62S1/2, F=4>→|62P3/2, F=4, 5>交叉峰和|62S1/2, F=4>→|62P3/2, F=5>跃迁线对应的频率。80 s内激光器输出频率起伏为3.0(0.3) MHz。该系统简单易用，集成度高，可用于多种锁定系统。

• 单位
  山西大学; 量子光学与光量子器件国家重点实验室