利用稳频激光稳定F-P腔腔长的研究

为实现对F-P腔腔长的控制,设计了F-P腔腔长锁定控制系统。该系统以633nm稳频激光作为基准光源,通过控制系统驱动压电陶瓷调节F-P腔的腔长,以实现将F-P腔的谐振频率锁定到基准光源的频率上。实验结果表明,该方案切实可行,锁定后的F-P腔腔长的不确定度可达10-10量级。该方法在原子沉积技术中对于实现沉积台的稳定具有重要的指导意义。     

基于法珀标准具的激光稳频方法理论研究

介绍了使用法珀(Fabry-Perot,F-P)标准具作为频率标准的三种稳频方法,并且进行理论分析,分别得出了各种方法的鉴频曲线.通过对鉴频曲线进行比较发现边频锁定技术具有斜率大、信号强、控制范围广的优点,优于另外两种方法,是一种理想的激光稳频技术.     

一种基于非扫描式F-P标准具的激光告警虚警抑制方法

为了降低激光告警系统的虚警率,提出了一种基于非扫描式F-P标准具结构的光学虚警抑制方法。该方法采用相干长度作为判据,因此可大大抑制背景辐射的干扰。通过计算机仿真验证了该方案的可行性。对该方案中的关键技术F-P标准具的设计进行了详细讨论,定性分析了F-P标准具结构参数对其工作性能的影响,并通过实验优选确定设计参数。结果表明,该方案结构简单,可有效排除非相干光的干扰,光学虚警率近乎为0,漏警率小于0.25%。     

基于F-P标准具的固体激光可调线宽控制技术

钠导星激光研制需激光线宽在一定范围内可调节。开展了F-P标准具压窄线宽数值模拟,设计一台高光束质量基横模线偏振激光输出全固态1064 nm激光器作为实验装置,结合激光器输出光谱特性进行计算。根据计算结果采用不同规格的单标准具、组合双标准具实现了激光线宽在0.75 ~2.83 GHz范围内的离散调节控制。在标准具未控温情况下,不同线宽时激光中心波长保持1064.58 nm,30 min内波长漂移量小于3 pm。     

基于F-P标准具的固体激光可调线宽控制技术

钠导星激光研制需激光线宽在一定范围内可调节。开展了F-P标准具压窄线宽数值模拟,设计一台高光束质量基横模线偏振激光输出全固态1064 nm激光器作为实验装置,结合激光器输出光谱特性进行计算。根据计算结果采用不同规格的单标准具、组合双标准具实现了激光线宽在0.75 ~2.83 GHz范围内的离散调节控制。在标准具未控温情况下,不同线宽时激光中心波长保持1064.58 nm,30 min内波长漂移量小于3 pm。     

一种高稳定性光纤F-P标准具的设计

法布里-珀罗(F-P)标准具广泛应用于光纤通信与光纤传感领域。实心标准具受自身材料的限制,无法满足高稳定性的要求。空气隙标准具采用热膨胀系数极低的垫片,提高了器件的温度稳定性能。介绍了低温漂光纤F-P标准具的设计和制作,出射光自由光谱范围为100GHz,损耗为3dB,0~70℃温度漂移小于3GHz。相比于采用传统方法制作的标准具,该光纤F-P标准具稳定性更高,解决了实心标准具折射率和热膨胀变化大的问题。     

基于F-P腔标准具的色散补偿器件的研究

介绍了标准具的结构,分析了基于标准具补偿色散的原理,讨论了该方案在光纤通信系统中的应用前景。     

F-P标准具特性研究及高准确度波长测定仪的研制

漫射单色光经F-P标准具产生一组干涉圆环,利用小数重合法来求解圆环中心干涉级次的小数部分.实验采用一条氦线、一条氖线和几条波长相近的汞线作光源,同时获得经F-P标准具的多波长干涉圆环.对圆环的点位坐标数据作圆回归求直径值及其标准差,进而用新的准直线模型作加权回归求得各波长的小数干涉级次,评定其扩展不确定度.由三个波长的测量结果用小数重合法计算,求得间隔d±Δd=(3 096 977.97±1.76)nm.     

超窄线宽激光——激光稳频原理及其应用

自从20世纪激光发明以来,激光的应用已经深入到我们生活的各个方面,如光刻机、激光3D打印、激光医疗、大型激光干涉引力波探测等。在科学研究上,激光是一种不可或缺的重要光源,它以其优异的光谱特性被应用于许多研究领域,尤其是超窄线宽的高稳定度激光可以作为一双独特“眼睛”,能够用来观察原子分子的微观物理世界。如果以这种高稳定度激光来探测原子或离子的光谱特征,并将激光频率锁定在原子或离子的能级跃迁上,能形成计时无比精准的“光学原子钟”。这种新型的时钟具有前所未有的计时精度,它的累积误差将可以做到从宇宙起源(137亿年前)至今仍小于1秒！获取这种超窄线宽的高稳定度激光是一项关键且非常重要的技术,文章详细介绍了该项技术的发展历程和基本原理,以及它的几项重要的用途和前沿进展。     

F-P标准具温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响

F-P标准具的特性易受温度影响,温度变化时,其透射峰会发生漂移,将其应用于光纤光栅波长解调时,温度波动会给波长解调精度带来影响。分析了F-P标准具的温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响程度,并分别采用温度稳定性为1.5 GHz和3 GHz的F-P标准具进行了稳定性和重复性实验。实验结果表明:光纤光栅传感器的中心波长不同,由F-P标准具的温度特性产生的解调误差也不同;采用2种F-P标准具测得的稳定性误差最大值分别为0.528 pm和0.676 pm,重复性误差最大值分别为1.77 pm和2.01 pm。     

注入锁定激光器的边带锁频技术稳频系统优化分析

介绍了边带锁频技术稳频方法,推导出鉴频曲线,对稳频控制过程进行了分析.建立了注入锁定激光器的边带锁频技术稳频系统理论模型,讨论了相关参量对稳频效果的影响并且进行了优化.结果表明,增加入射光强,采用窄线宽的法布里-珀罗以及对法布里-珀罗进行高准确度温控都可以增强稳频效果.提出适用于注入锁定激光器的两种稳频方案并进行比较.     

调节转移技术在激光二极管频率稳定中的研究

阐述了利用调节及转换技术稳定激光二极管发射器的频率,这种发射器可以发射纳米波长的激光.通过分析两个相互独立的激光器系统中存在的振动信号,知道该振动信号已揭示了在0.09 s的时间内有１０－１１ s的时间频率是相对稳定的,并且在１ s的时间内似乎可以得到10－１２的最低干扰频率.为避免产生共振,充分吸收铯元素的Ｄ2线作为频率参考及非线性光谱研究.     

铯原子调制转移光谱在激光稳频中的应用

利用铯原子D₂线的调制转移光谱的鉴频特性,实现了光栅外腔式主振荡器-功率放大型(MOPA)半导体激光器相对于铯原子6²S_1/2F=4→6²P_3/2 F’=5超精细跃迁的偏频锁定,在100 ms内激光频率的相对起伏小于±280 kHz.相对于一般的饱和吸收锁频方法而言,调制转移光谱在锁频中的应用不仅彻底消除了Doppler背景对锁频的影响,而且还避免了对激光器直接进行频率扰动而带来的附加频率噪音.     

Frequency stabilization of multiple semiconductor lasers using digital feedback loop

We propose and demonstrate a simple technique to stabilize the frequencies of multiple semiconductor lasers simultaneously using a Fabry-Perot etalon filter and a digital signal processing. Unlike other stabilization techniques, the proposed technique could stabilize DFB lasers using only one digital feedback control loop. The result shows that the proposed technique could maintain the frequency stability of 16 DFB lasers within ±150 MHz.     

瑞利多普勒测风激光雷达的频率标定方法

频率标定是瑞利测风激光雷达的关键技术。瑞利测风激光雷达中,通过改变压电陶瓷管的电压实现连续调谐F-P标准具腔长,使出射激光频率处于双边缘透过率曲线的交点处。在连续调谐时,由于压电陶瓷管的磁滞效应引起腔长调谐非线性,从而导致系统误差。分析了该误差的原因及特性,提出了静态软件补偿和动态调频跟踪相结合的频率标定方法。若激光出射频率相对F-P标准具漂移小于100 MHz时,在数据反演时补偿该频率偏差;若相对频率漂移大于100 MHz时,将F-P标准具先退回预设腔长以下,通过逐步增加电压的方式,重新实现频率锁定,保证锁定过程处在磁滞回线的电压上升段,避免了磁滞效应引起的误差。多普勒激光雷达与无线电探空仪的两组对比实验中,在15～30 km高度,风速最大偏差6.22 m/s,平均偏差1.12 m/s。     

瑞利多普勒测风激光雷达的频率标定方法

频率标定是瑞利测风激光雷达的关键技术。瑞利测风激光雷达中,通过改变压电陶瓷管的电压实现连续调谐F-P标准具腔长,使出射激光频率处于双边缘透过率曲线的交点处。在连续调谐时,由于压电陶瓷管的磁滞效应引起腔长调谐非线性,从而导致系统误差。分析了该误差的原因及特性,提出了静态软件补偿和动态调频跟踪相结合的频率标定方法。若激光出射频率相对F-P标准具漂移小于100 MHz时,在数据反演时补偿该频率偏差;若相对频率漂移大于100 MHz时,将F-P标准具先退回预设腔长以下,通过逐步增加电压的方式,重新实现频率锁定,保证锁定过程处在磁滞回线的电压上升段,避免了磁滞效应引起的误差。多普勒激光雷达与无线电探空仪的两组对比实验中,在15~30km高度,风速最大偏差6.22m/s,平均偏差1.12m/s。     

半导体激光器塞曼调制稳频的实验对比研究

首先阐述了实现半导体激光器外调制锁频方案的必要性,并针对一种利用塞曼效应进行外调制稳频的实验方案,详细地阐述了其基本思想和实验原理,以及这种稳频方案相对于一般的内调制饱和吸收稳频技术在实验上的差异.本文给出的具体实验参数和实验结果表明,这种方案相对于其他方案可以获得同等好的锁频质量.不仅如此,本文还给出了塞曼调制稳频和电流调制稳频的锁定频率输出的监视对比情况,从对比结果中,我们可以清楚地看到塞曼调制稳频使得激光器锁定频率无调制输出的优越特性.     

稳频半导体激光器的温度控制技术

设计了一种用于半导体激光器稳频的恒温控制器,在室温下2h的测试时间中,测试恒温稳定度为5mK,配合稳定度为±2μA的恒流源,半导体激光器自由运行时激光频率波动稳定在100MHz范围内。     

基于二次谐波特性的DFB激光器稳频新方法研究

窄线宽稳频激光器在工业生产控制中具有广泛的应用,但自由运转的半导体激光器的频率漂移限制了激光器的使用。为稳定半导体激光器的频率,提出了一种基于二次谐波吸收特性来实现窄线宽二极管激光器的稳频新方法,利用1.396 μm的DFB二极管激光器测量水汽的二次谐波信号来实现激光的稳频,实验结果表明在100 h内激光器输出波长漂移有效的抑制在±0.16 pm范围内,激光稳频后,其吸收峰的位置不随环境温度的变化而漂移。该方法具有简单、可靠等优点,对二极管激光频率的稳定具有广阔的应用前景。     

Frequency Stabilization of Waveguide CO2 Laser by a Digital Technique

In this work we present a simple technique for laser frequency stabilization, based on Digital signal processing. The technique is used to stabilize a waveguide CO₂ laser of wide tunability by using three kinds of reference signals: the CO₂ laser ouptut power, an infrared absorption optoacoustic signal and the output power of a Far-Infrared optically pumped molecular laser.