超穩(wen)腔與超穩(wen)激光器(qi)淺(qian)介

現代(dai)光(guang)學實驗中(zhong)需要頻(pin)(pin)率非常穩(wen)(wen)定(ding)，線寬非常窄的(de)(de)激(ji)光(guang)。超(chao)穩(wen)(wen)腔(qiang)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)實現這樣的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。超(chao)穩(wen)(wen)腔(qiang)通過把激(ji)光(guang)頻(pin)(pin)率的(de)(de)穩(wen)(wen)定(ding)性轉化到腔(qiang)長(chang)的(de)(de)穩(wen)(wen)定(ding)性上。鎖定(ding)在(zai)法布里(li)-珀羅(luo)腔(qiang)共振(zhen)上的(de)(de)激(ji)光(guang)器可(ke)以(yi)在(zai)許多(duo)應用中(zhong)用作振(zhen)蕩(dang)器。法布里(li)-珀羅(luo)腔(qiang)的(de)(de)共振(zhen)頻(pin)(pin)率v由

ν = nc /2L

其中n是(shi)一個(ge)整數(shu)，c是(shi)光速，L是(shi)腔(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)長度(du)。因(yin)此，腔(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)穩(wen)定(ding)激光器的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)關鍵(jian)取決于(yu)腔(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)長度(du)。溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化，在(zai)腔(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)內耗(hao)散的(de)(de)(de)(de)(de)光功率(lv)(lv)和(he)機械力，都有(you)(you)助(zhu)于(yu)腔(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)長度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化。要使(shi)用空腔(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)來(lai)(lai)穩(wen)定(ding)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)，必須保持其長度(du)恒定(ding)。這(zhe)是(shi)通(tong)過降低外(wai)部干(gan)擾(rao)和(he)使(shi)腔(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)體本身對這(zhe)種干(gan)擾(rao)不那么敏(min)感(gan)來(lai)(lai)實現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)。法布(bu)里-珀羅腔(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)由一個(ge)墊(dian)片和(he)卡(ka)在(zai)墊(dian)片兩(liang)端的(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)鏡子(zi)組成(cheng)。為(wei)了有(you)(you)一個(ge)非常穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)參考，反射鏡由相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)材料制成(cheng)(具(ju)有(you)(you)極(ji)低的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)膨(peng)脹(zhang)系(xi)數(shu))作為(wei)間隔，并在(zai)兩(liang)端光學接觸(chu)。迄今為(wei)止最成(cheng)功的(de)(de)(de)(de)(de)材料是(shi)ULE(超低膨(peng)脹(zhang)率(lv)(lv)玻璃)，它在(zai)室溫(wen)下具(ju)有(you)(you)熱(re)膨(peng)脹(zhang)系(xi)數(shu)(~1 × 10?8K?1)。亞赫(he)茲線寬(kuan)激光器是(shi)通(tong)過將它們的(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)鎖定(ding)在(zai)這(zhe)樣一個(ge)腔(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)模式上來(lai)(lai)構造的(de)(de)(de)(de)(de)。

一個超穩腔實現穩頻通常主要由(you)如下部件構成

1.F-P腔(qiang)，腔(qiang)兩面(mian)裝有ULE（超低膨脹玻璃(li)）

2.真(zhen)(zhen)空室，容納F-P腔，給腔創造真(zhen)(zhen)空條件，這樣(yang)ULE腔所(suo)處的(de)溫度才(cai)可以降到很低(di)

3.離子泵，抽(chou)真空室，形成真空條件

4.溫(wen)度(du)控制器(qi)，檢(jian)測和調節(jie)溫(wen)度(du)

5.PDH穩(wen)頻(pin)模(mo)塊，搭好的(de)PDH 穩(wen)頻(pin)光路。

這些器(qi)件相互(hu)配合在一起，通過穩(wen)定腔長(chang)達到穩(wen)定激光頻率的(de)目的(de)。

基于超穩(wen)腔我們可(ke)以(yi)自己搭建(jian)穩(wen)頻系統，當然也可(ke)以(yi)使用(yong)搭建(jian)好的一套系統，SLS提供完(wan)整的穩(wen)頻激光器系統。參考的參數如下（當然可(ke)以(yi)定制各種參數，不(bu)限(xian)于這種）如果您有(you)相關的需要，可(ke)以(yi)與我們昊量(liang)光電(dian)設備(bei)有(you)限(xian)公(gong)司聯系。

我們可以(yi)定制波(bo)長(chang)，不(bu)限于(yu)1530-1565nm的波(bo)長(chang)，輸出(chu)功(gong)率(lv)也可以(yi)做到10-80mw之外功(gong)率(lv)。比(bi)如5mW和100Mw，阿倫方差可以(yi)小到負16次方量級，當(dang)然這一切都取決(jue)于(yu)實(shi)際需要。

在這(zhe)張圖中解釋(shi)下阿倫方差這(zhe)個(ge)參數：

 Allan方差（阿蘭方差或阿倫方差）則是(shi)將(jiang)誤差序列在某個指D的時(shi)間尺(chi)度(du)上的波動情況(kuang)進行精確提(ti)取，其具體計算步(bu)驟如下：

1.      將整段(duan)誤(wu)差序列按(an)照你感興趣的(de)時間(jian)尺度(du)的(de)長度(du)（例(li)如1分鐘(zhong)）進行分塊；

2.      每(mei)塊求平均(jun)值(zhi)；

3.      相鄰塊的平均(jun)值求(qiu)差；

4.      將所有差值(zhi)進(jin)行統計，得到其均方值(zhi)，并乘以(yi)1/2。

這樣就得到(dao)了(le)對應于這個塊長度（1分鐘(zhong)）的Allan方差值(zhi)。（具體過程(cheng)見下圖）

另外有些人會關(guan)心穩頻的波長與線寬之間有何關(guan)系(xi)

線寬的表(biao)征單(dan)位(wei)可以用Hz與nm來表(biao)示。Hz和nm的換算(suan)關(guan)系如下：

頻率：v，光速：c，波長：λ

由以下關系：

（1）c=v*λ

（2）△v=c/(λ*λ) *△λ

（3）△x=c/△v

其(qi)中(zhong)△v為用(yong)Hz表示(shi)的(de)線(xian)寬，△λ為用(yong)nm表示(shi)的(de)線(xian)寬。

如：波長1550nm的SLS 1Hz穩頻激光(guang)器，線(xian)寬用頻率（Hz）表示(shi)為1Hz，則換(huan)算成(cheng)長度（nm）來表示(shi)為8.008×10-12nm。

具體計算過程如下：

△v=c/(λ*λ) *△λ

則1Hz=3×10e8m/s÷（1550nm×1550nm）×△λ

解得△λ=8.008×10-12nm

有些人用穩定的波長來表示穩定精度，有些用穩定的線寬來表示。這樣就可以相互轉化，明確兩者的關系。對于定制設備參數，我們符合您的需求 - 我們喜歡挑戰！為此，我們與業內一些的供應商密切合作歡迎大家咨詢。如果您對超穩(wen)腔與超穩(wen)激光(guang)器感興趣，請訪問上海昊量光電的網頁查看更多超穩腔(qiang)與(yu)超穩激光器系列產品

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