He-Ne激光稳频技术现状与发展

;激光波长在测量方面的广泛应用决定了激光器输出频率的重要程度.文中分析了各种影响He-Ne激光光源频率稳定性的因素,如温度变化、机械振动以及磁场影响等.还介绍了目前常见的三种稳频技术:蓝姆凹陷稳频法、饱和吸收稳频法和塞曼效应稳频原理.并分析了这些技术各自的优缺点.着重介绍了热稳频法.较之前三种方法,热稳频法的系统结构简单、抗干扰能力强,因此得到了更广泛的应用.最后展望了稳频技术的新发展,即通过检测频率获得误差信号的拍频稳频技术.     

四频差动激光陀螺中的激光稳频

本文首先分析了四频差动激光陀螺的稳频原理 ,进而讨论了各种稳频方案的优缺点 ,得出了实际应用中最佳的稳频方案 ,基于该方案的激光稳频系统在本文中得到实现 ,稳频精度提高了 1个数量级 ,优于 0 .5 MHz,减小了工作点不稳定带来的误差。     

四频差动激光陀螺稳频系统研究

详细阐述了四频差动激光陀螺无调制光强差稳频系统的电路组成和工作过程,通过理论分析和实验对系统的稳频精度进行了估算,频率作稳定性为1．2×10－9。     

基于PFC算法的纵向塞曼热稳频系统预热控制方法

针对传统纵向塞曼热稳频系统的恒值加热方法存在预热时间长、在不同环境预热效果存在差异的问题,提出了一种基于预测函数控制(PFC)算法的预热控制方法.该方法采用一阶加纯滞后模型作为PFC算法的预测模型,参考Smith预估思想对系统输出对象进行修正,可以有效克服被控系统热交换的时滞特性对预热效果的影响,缩短预热时间;控制参考温度与不同环境温度相差为固定值,并设定阈值跳模时间作为预热-稳频转换的判据,可以有效克服环境温度对同一时刻预热效果的影响.实验表明,在15～26 ℃环境温度下,激光器开机小于17 min即可完成预热-稳频转换,预热时间差异小于2 min,不同环境下热平衡温度与环境温度差值的差异小于1.5 ℃.     

用于激光稳频的精密温控系统设计

单块非平面环形激光器可用于产生单频激光。该激光器的频率随温度漂移系数理论值为- 2. 6GHzP℃。设计了一套精密温控装置,对该单频激光器温控以实现稳频。采用单片机结合PID 模块的方法构造温控系统,实现了32 ℃范围内±0. 01 ℃的控温精度,激光频率稳定性达到50MHz ,在此基础上进行了激光器温度调谐试验研究。上述方法构建的温控系统可以提高控制精度并大大缩短调试周期。     

稳频激光综述

本文简要介绍在计量中应用的各种稳频激光系统的频率稳定度和复现性、激光频率和波长测量的现状以及新的来定义。     

612nm He-Ne兰姆凹陷稳频激光系统

研制了外腔式单频兰姆凹陷612nm He-Ne激光器。激光输出端输出功率≥0.2mW,单频调谐范围为680MHz。稳频激光系统以PZT为执行元件,以兰姆凹陷中心频率为参考,用稳频系统锁定于凹陷中心。     

激光强回馈系统的动态调制稳频技术

激光强回馈系统与弱回馈系统相比,在无任何电子细分条件下就可获得纳米级的分辨率。但是,由于其回馈水平高,容易发生模式转换或偏振跳变,稳频十分困难。提出了一种激光强回馈系统的动态调制稳频方法,研究了动态调制稳频中的零点定位、清零补偿等关键技术及算法。实验结果表明,通过采用动态调制稳频技术,消除了激光强回馈系统中的模式转移及偏振跳变现象,获得了调制均匀、幅值相等的回馈条纹,有效地解决了激光强回馈系统的稳频问题,大大提高了系统的抗干扰能力,对进一步研究高精度强回馈测量系统具有重要意义。     

基于精密波长计的外腔半导体激光长期稳频系统

为抑制连续激光器的长期频率漂移,以精密波长计为参考频率标准,由计算机控制可实现连续激光无调制稳频.此方法从计算机获取波长计数据,利用数字比例积分微分(PID)计算出输出给激光器的反馈电压值,从而修正激光器腔长、实现激光器频率的锁定.此方法可用于目前商业激光器光谱范围内的任意波长,能在激光器频率可调节范围内任意频率点进行锁定.用此方法实现了对631 nm外腔半导体激光器的锁定,获得了1h频率不确定度为7.4 MHz、长期频率漂移率为±1.1 MHz/h的稳定锁定.     

半导体激光器稳频技术研究

具有窄线宽和较高频率稳定性的半导体激光器,在高分辨率激光光谱、原子频率标准、大气和环境监测、光通信等众多领域中具有极其重要的应用。因此半导体激光器的稳频研究具有十分重要的意义和应用价值。较为全面的总结了目前国内外广泛应用的各种半导体激光器稳频技术,简要介绍了各稳频技术的实验方案及基本原理;对各方案的特点、能够达到的频率稳定水平、优缺点等进行了全面的分析。对半导体激光器稳频发展趋势做了预测。     

基于纵向塞曼效应的商用氦氖激光器稳频研究

本文通过对多种氦氖激光器纵向塞曼效应下的稳频实验 ,发现许多商用氦氖激光器的增益曲线为非对称双极值峰谷点 ,从而使传统的等振幅稳频方法产生非唯一解。并对提高稳频精度进行了分析     

基于FPGA数字相位调制光外差激光稳频系统设计

为了实现中心波长为1064nm的单频光纤激光器的稳频,采用相位调制光外差（PDH）激光稳频技术,搭建稳频系统光路。分析了相位调制光外差稳频信号以及误差信号特征;设计基于现场可编程门阵列（FPGA）的数字式解调和反馈控制电路,在FPGA中实现对相位调制光外差稳频信号的数字解调,再经数模转换器输出获得误差信号。结果表明,在FPGA中能成功实现对相位调制光外差信号的解调,经Allan方差计算,频率漂移的方差值可达10-11,即所设计的数字系统实现了较高的稳频精度。     

用于全内腔微片激光器稳频的温度控制系统

温度控制是实现全内腔半导体泵浦Nd:YAG微片激光器稳频的行之有效的手段之一。研究了如何为Nd:YAG微片激光器的稳频提供有效的温控方式。估算出所需要的控温精度波动范围在0.09 ℃以内。依据这一设计目标,介绍了各重要环节的设计过程。通过频域分析法,对温控系统的特性进行分析与调整。通过理论计算将系统改造成了二阶系统最优模型并用实验验证了理论分析。研制了一套用于全内腔半导体泵浦Nd:YAG微片激光器的温控系统,并在两种条件下对系统进行了测试。在室温26 ℃左右的条件下,可以给微片提供18~38 ℃之间的任意温度环境,温度波动范围在0.05 ℃以内;当环境温度在18 ~27 ℃之间任意改变时,系统能将晶片温度稳定在24 ℃,温度波动范围在0.05 ℃以内。     

采用萨尼亚克环的外腔半导体激光器无调制稳频技术

提出了一种基于相位差偏置萨尼亚克环的新型外腔半导体激光（ECDL）无调制稳频方法,采用偏振分束器（PBS）作为萨尼亚克环的输入及输出端,并利用1/4波片在环内沿相反方向传播的偏振方向互相垂直的两束光之间引入/2的相位差（）,萨尼亚克环的输出光经过起偏器可以分解得到由Rb的饱和吸收峰引起的色散相移,通过这种方法可以得到适合稳频的误差信号。相比现有的利用全内反射引入相位差（sin=0.64）的方法,色散信号放大系数sin的值可达到理论最大值,有效地提高了误差信号的强度,这种方法简单、稳健,且在原子物理实验等方面具有潜在应用。     

基于调节转移技术稳定激光二极管的频率

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 .0 9秒的时间内有 10 - 1 1 秒的时间频率是相对稳定的 ,并且在 1秒的时间内似乎可以得到 10 - 1 2 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     

原子干涉仪中拉曼激光的相位-频率双调制稳频

为降低拉曼激光的频率噪声,提出了一种相位-频率双调制稳频技术。用光纤电光相位调制器对激光进行调制并产生大失谐边带;用射频信号对光纤相位调制器的微波驱动信号进行频率调制,通过锁相放大法将一个大失谐边带锁到铷原子的饱和吸收谱线上。利用该技术实现了拉曼种子激光的稳频和2 GHz的移频,拉曼激光的线宽大幅压窄到56 kHz,预期拉曼激光频率噪声引起的原子干涉重力仪的单次测量噪声可降低到7×10-9/s2。     

外腔半导体激光器的设计与高次谐波稳频

首先讨论了半导体激光器外腔结构参量对激光连续可调范围影响的理论计算方法,给出了Littrow结构外腔半导体激光器调谐范围的计算结果。然后介绍了半导体激光器外腔结构参量的具体设计,利用该设计得到了出射激光线宽小于1 MHz、连续可调谐范围可达3 GHz的780 nm波段外腔半导体激光器。接着讨论了利用腔外饱和吸收谱的三次谐波稳频方法对半导体激光器进行稳频,优化激光频率短期稳定度的方法。最后根据该优化方法设计出稳频系统对半导体激光器进行稳频,得到了稳定度达到10-12量级的半导体激光输出。