高功率碘稳频He-Ne激光波长参考源

为满足精密测量对高稳定激光单色光源功率的要求,研制了全封闭、一体化结构的高功率碘稳频He-Ne激光系统。对该系统所采用的饱和光谱探测原理、吸收峰识别与锁定方法以及激光波长的稳频效果进行了研究。首先,介绍了三次谐波方法探测饱和吸收光谱的基本原理,分析了其消除功率背景的方法。接着,分析了碘稳频激光中一体化谐振腔的稳定性,详细讨论了谐振腔轴向膨胀和横向非对称形变对输出功率的影响。然后,分析了激光输出功率与碘分子饱和吸收峰之间的对应关系,介绍了利用二次谐波信号实现吸收峰识别的可行性,并展示了高稳定谐振腔的长时间锁定能力。最后,分析了高功率碘稳频He-Ne激光波长的稳定度与复现性。实验结果表明:高功率碘稳频He-Ne激光波长抖动标准差为33 kHz,1 000 s稳定度达到4.1×10?13;三个月内激光波长的复现性达到3.3 kHz （7.0×10?12）,与国际计量委员会推荐的频率差为3.0 kHz。     

基于Cr空心阴极放电的偏振光谱稳频技术

在Cr原子沉积研究中,为了实现Cr原子的激光冷却与汇聚,必须将激光频率锁定在52Cr的425.55 nm 7S3→7P04跃迁谱线上。鉴于Cr是高熔点金属,实验中设计并制造了一种通孔型的Cr-氦空心阴极放电装置,采用放电溅射的方式制备了Cr原子蒸气,并应用偏振光谱稳频技术实现了激光稳频。该技术简化了实验装置,提高了实验效率。在不需要任何调制器件和锁相放大器的条件下,实验得到了高信号背景比的色散型信号。该信号被用作误差信号,将一台倍频钛宝石激光器的频率锁定在52Cr的7S3→7P04跃迁谱线上。锁定时间大于1 h,激光的频率波动小于±295 kHz。实验表明,该技术适用于高熔点金属的稳频。     

原子光刻中驻波场与基片距离的判定方法研究

原子光刻实验中, 激光驻波场能起到原子透镜的效果, 实现原子汇聚. 激光驻波场与沉积基片间的距离对形成纳米条纹结构的质量具有重要影响. 利用高斯光束传播规律, 提出了一种能够定量判断激光驻波场与沉积基片相对位置的实验方法. 该方法通过调节装载有凸透镜和反射镜的精密位移台改变驻波场距基片的距离, 利用光电探测器接收反射光强的变化, 将位移改变量转变为接收器的电压信号. 利用驻波场激光束光斑直径值, 实现准确定位驻波场与基片的距离. 对上述实验过程进行数值模拟, 数值计算的结果和实验结果高度符合. 该方法实现了准确定位驻波场距基片的距离, 为后续深入研究驻波场和基片间距离对沉积纳米条纹结构质量的影响提供实验基础.     

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。     

中国的国家长度基准：稳定在^127I2超精细结构上的633nm He－Ne激光（续）－－现代计量科学专题之三

4新一代碘稳频激光系统 进入20世纪90年代以来,由于技术的不断进步,在计量学领域,633nm稳频He-Ne激光被广泛使用.基于三次微分技术的碘稳频He-Ne激光除了在传统意义上用于计量标准的目的外,也开始进入到一些有特殊精度要求的测量系统中.     

一种内腔式He-Ne激光器频率稳定方法的实验研究

实现了用微型风扇冷却的方法替代常见的加热方式完成对He-Ne内腔激光器的频率稳定.研究了微型风扇驱动电压与转速的响应特性和内腔式He-Ne激光器的热膨胀特性.采用风冷方式对激光器的腔长进行调节和控制,并通过双纵模功率平衡原理完成了激光频率的稳定.稳定后的激光器管壁平均温度低于50℃.与高精度碘稳定激光的拍频实验结果表明,其频率在20h内的波动范围小于1.4 MHz (τ=1 s),4个月内激光频率的相对标准不确定度为U=4.7×10-9.     

铬原子感生荧光稳频频率稳定性的分析

激光会聚铬原子沉积实验所需时间可长达几十分钟至几个小时,实验过程中要求激光频率的波动小于5MHz,感生荧光稳频技术能够解决原子沉积实验中激光频率漂移的问题。为了保证激光频率的长时间稳定性,对稳频系统的误差信号随激光功率及原子炉温度的变化情况进行了研究。结果显示,在光强为8mW,原子炉温度为1923K时,激光频率的长期漂移可抑制到最小,在200分钟内的频率波动仅有±0.6MHz。同时,重复实验的结果也表明稳频系统具有很好的稳定性,从而为原子沉积技术提供了保障,并提高了沉积实验的重复性。     

633nm内腔式He-Ne激光器热-频率特性研究

研究了在-20～40℃环境温度下633nm内腔式He-Ne激光管的自由运转特性,设计了激光器系统的预热和稳频控制方案,实现了633nm内腔式He-Ne激光器的频率稳定。当室温约为24℃时,锁定后的热稳频激光器与高精度碘稳定激光器的拍频结果显示,3h内频率的相对标准不确定度为u=6.4×10^-9,阿伦方差为7.0×10^-11（采样时间τ=1s）,3个月内的频率复现性优于4.6×10^-9。研究了在-20～40℃范围内不同环境温度下锁定后输出激光的频率漂移规律,实验结果显示,稳频后激光输出频率随环境温度的漂移量约为293kHz/℃,与采用压力估算模型计算得到的漂移值268kHz/℃相一致。因此,当激光器工作在一个较大的温度范围内时,可以通过插值校准来获得更准确的参考输出频率。     

快速测量激光频率漂移

稳频激光器的频率主要是在可见光波段内,高达10~8MHz,所以直接测量稳频激光器的频率目前困难很大,需要和已知频率的激光进行拍频来实现。然而在许多实验中,需要了解激光器的频率变     

中国的国家长度基准：稳定在^127I2超精细结构上的633nmHe—Ne激光——现代计量科学专题之三

介绍了工度基本单位的三次定义,阐述了复现新米定义的基准装置碘稳频633nmHe-Ne激光波长基准的工作原理,并着重介绍了我国长度基准的工作原理,着重介绍了我国长度基准装置的改进,包括光机结构及吸收峰的自动识别及锁定电子系统,给出了国际比对的结果。