超穩腔與超穩激光器淺介

現代光學(xué)實(shí)驗中需要頻率非常穩定，線(xiàn)寬非常窄的激光。超穩腔可以幫助實(shí)現這樣的目的。超穩腔通過(guò)把激光頻率的穩定性轉化到腔長(cháng)的穩定性上。鎖定在法布里-珀羅腔共振上的激光器可以在許多應用中用作振蕩器。法布里-珀羅腔的共振頻率v由

ν = nc /2L

其中n是一個(gè)整數，c是光速，L是腔的長(cháng)度。因此，腔穩定激光器的頻率關(guān)鍵取決于腔的長(cháng)度。溫度的變化，在腔內耗散的光功率和機械力，都有助于腔長(cháng)度的變化。要使用空腔來(lái)穩定頻率，必須保持其長(cháng)度恒定。這是通過(guò)降低外部干擾和使腔體本身對這種干擾不那么敏感來(lái)實(shí)現的。法布里-珀羅腔由一個(gè)墊片和卡在墊片兩端的兩個(gè)鏡子組成。為了有一個(gè)非常穩定的頻率參考，反射鏡由相同的材料制成(具有極低的熱膨脹系數)作為間隔，并在兩端光學(xué)接觸。迄今為止最成功的材料是ULE(超低膨脹率玻璃)，它在室溫下具有熱膨脹系數(~1 × 10?8K?1)。亞赫茲線(xiàn)寬激光器是通過(guò)將它們的頻率鎖定在這樣一個(gè)腔的模式上來(lái)構造的。

一個(gè)超穩腔實(shí)現穩頻通常主要由如下部件構成

1.F-P腔，腔兩面裝有ULE（超低膨脹玻璃）

2.真空室，容納F-P腔，給腔創(chuàng )造真空條件，這樣ULE腔所處的溫度才可以降到很低

3.離子泵，抽真空室，形成真空條件

4.溫度控制器，檢測和調節溫度

5.PDH穩頻模塊，搭好的PDH 穩頻光路。

這些器件相互配合在一起，通過(guò)穩定腔長(cháng)達到穩定激光頻率的目的。

基于超穩腔我們可以自己搭建穩頻系統，當然也可以使用搭建好的一套系統，SLS提供完整的穩頻激光器系統。參考的參數如下（當然可以定制各種參數，不限于這種）如果您有相關(guān)的需要，可以與我們昊量光電設備有限公司聯(lián)系。

我們可以定制波長(cháng)，不限于1530-1565nm的波長(cháng)，輸出功率也可以做到10-80mw之外功率。比如5mW和100Mw，阿倫方差可以小到負16次方量級，當然這一切都取決于實(shí)際需要。

在這張圖中解釋下阿倫方差這個(gè)參數：

 Allan方差（阿蘭方差或阿倫方差）則是將誤差序列在某個(gè)指D的時(shí)間尺度上的波動(dòng)情況進(jìn)行精確提取，其具體計算步驟如下：

1.      將整段誤差序列按照你感興趣的時(shí)間尺度的長(cháng)度（例如1分鐘）進(jìn)行分塊；

2.      每塊求平均值；

3.      相鄰塊的平均值求差；

4.      將所有差值進(jìn)行統計，得到其均方值，并乘以1/2。

這樣就得到了對應于這個(gè)塊長(cháng)度（1分鐘）的Allan方差值。（具體過(guò)程見(jiàn)下圖）

另外有些人會(huì )關(guān)心穩頻的波長(cháng)與線(xiàn)寬之間有何關(guān)系

線(xiàn)寬的表征單位可以用Hz與nm來(lái)表示。Hz和nm的換算關(guān)系如下：

頻率：v，光速：c，波長(cháng)：λ

由以下關(guān)系：

（1）c=v*λ

（2）△v=c/(λ*λ) *△λ

（3）△x=c/△v

其中△v為用Hz表示的線(xiàn)寬，△λ為用nm表示的線(xiàn)寬。

如：波長(cháng)1550nm的SLS 1Hz穩頻激光器，線(xiàn)寬用頻率（Hz）表示為1Hz，則換算成長(cháng)度（nm）來(lái)表示為8.008×10-12nm。

具體計算過(guò)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(cháng)來(lái)表示穩定精度，有些用穩定的線(xiàn)寬來(lái)表示。這樣就可以相互轉化，明確兩者的關(guān)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(yè)內一些的供應商密切合作歡迎大家咨詢(xún)。如果您對超穩腔與超穩激光器感興趣，請訪(fǎng)問(wèn)上海昊量光電的網(wǎng)頁(yè)查看更多超穩腔與超穩激光器系列產(chǎn)品

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