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。     

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.     

锁频点连续可调的激光器稳频技术

实现了利用铯原子圆二向色性激光稳频(DAVLL)技术保证频率的非共振锁定并连续可调。介绍了DAVLL技术用于稳定激光频率的基本原理,指出由于Cs原子复杂的能级结构,导致简单的DAVLL技术此处不再适用,并且发现稳频曲线的零点与磁场强度的大小有关;利用饱和吸收光谱测量磁场对DAVLL谱线鉴频零点的影响,发现激光频率在以Fg=4→Fe=5跃迁红失谐105MHz为中心50MHz范围内线性可调,频率稳定度可达3MHz。     

一种基于控制点偏移修正的纵向塞曼稳频方法与系统

针对目前普遍采用的功率平衡法实现热稳频的纵向塞曼激光器存在的稳频控制点偏移问题,建立了左右旋圆偏振光光功率差调谐曲线零点与稳频控制点之间频率偏移量的数学模型,提出了稳频控制点偏移的修正方法。该方法通过对左右旋圆偏振光的精确偏振分光和对称功率检测来抑制稳频控制点偏移的随机扰动分量,同时补偿其相对稳定偏置分量,可有效降低稳频控制点偏移引起的激光频率漂移。实验表明,基于稳频点偏移修正方法构建的纵向塞曼热稳频系统,在2h40min内输出光频率相对变化小于4×10-9,阿伦方差频率稳定度为1.9×10-10(采样时间1000s),在24h的重复实验中系统输出光中心频率漂移小于1.3×10-9。故该方法可有效抑制激光器稳频控制点漂移,提高激光频率稳定度。     

碘分子532nm激光稳频系统的参数优化

根据FM光谱通过吸收介质后,经检测、相干解调的理论分析,建立了线性吸收稳频的数学模型;得到不同调制频率和调制度的误差控制信号。由此给出用于碘分子线性吸收激光稳频的最佳调制频率和最佳调制度。     

用于激光磁共振光谱的CO激光器的稳频研究

本文讨论了用于激光磁共振光谱的CO激光器机械与电子的稳频措施,在文中提出了一种新的激光频率稳定度的测量方法,它是以分子的激光磁共振谱线为基准,通过测量分子的激光磁共振谱线线宽及其变化,然后用阿仑方差进行数据处理,最后得出激光频率稳定度。运用这种方法对稳频CO激光器进行了调试和检测,测得在非稳频和稳频条件下CO激光器的频率稳定度分别为1.5×10~(-7)、5.5×10~(-9)。     

半导体激光器稳频技术

窄线宽稳频激光器在精密干涉测量、光学频率标准、激光通信、激光陀螺、激光雷达、基本物理常数测量和冷原子系统等研究领域有着广泛的应用。自由运转的半导体激光器每天的频率漂移量可以达到GHz,因此研究半导体激光器的稳频具有十分重要的意义。以780 nm的半导体激光器稳频为例,介绍了目前广泛使用的各种半导体激光稳频技术的基本原理及试验方案,如消多普勒饱和吸收光谱稳频技术、消多普勒双色谱稳频技术、调制转移谱稳频技术、调频光谱稳频技术和频率-电压转换稳频技术,并对各种稳频方法的性能和特点进行了分析。     

半导体激光器的原子法拉第反常色散光学滤波器光反馈稳频

为提高半导体激光器的频率稳定性，利用原子法拉第反常色散光学滤波器（FADOF）超窄带的选频透射特性，将其置于半导体激光器的外腔中作选频元件，采用光反馈的方法，使得透射率低的激光频率分量被抑制，透射率高的激光频率分量被加强，有效地实现了光反馈激光稳频。利用Cs原子法拉第反常色散光学滤波器工作于D2线852nm的4峰窄带透射状态。通过调节半导体激光器的温度和电流，调谐半导体激光器的输出波长，将激光器锁定在任何一个透射峰上，用26％的光反馈量，使稳频后的激光频率长期稳定性保持在75MHz／2h以内，而且采用这种稳频方法的输出激光中心波长一直稳定在频率基准上，没有单方向漂移。同时，还实现了Cs原子法拉第反常色散光学滤波器稳频半导体激光器结构的一体化，使其具有实用性。     

基于PDH技术的光学传递腔的锁定

要实现分子激光冷却,一般需要多束频率稳定的窄线宽激光。提出采用Pound-Drever-Hall(PDH)技术将冷却激光通过光学传递腔的方法锁定到铷原子饱和吸收稳频的半导体激光上,从而实现冷却激光线宽压窄和频率长时稳定的实验方案。设计并制作了法布里-珀罗(F-P)光学腔,建立了光学稳频系统,实现了光学腔到参考光源的锁定。     

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。     

一种单频He—Ne激光器的自稳频原理分析

作者用高气压加纵向非均匀磁场获得了He-Ne激光器的大功率单频输出,并成功地生产了1米系列和1.8米系列的单频He-Ne激光器。这两种激光器均有很高的频率稳定性,在自由运转时能达到4×10~(-8)量级。本文首次对这种激光器的自稳频原理进行了分析。     

简单的稳频He－Ne激光器

稳频Ｈｅ－Ｎｅ激光器一般用作精密检测光源。本文介绍一种整体结构小型Ｈｅ－Ｎｅ激光器，尺寸小，能用于恶劣环境，寿命长，频率稳定，结构上增加了阴极面积，防止污染，选用了适当的材料和工艺。     

简单的稳频He－Ne激光器

稳频He-Ne激光器一般用作精密检测光源。本文介绍一种整体结构小型He-Ne激光器,尺寸小,能用于恶劣环境,寿命长,频率稳定,结构上增加了阴极面积,防止污染,选用了适当的材料和工艺。     

双模He-Ne激光器强度差的时谱特性及其在稳频稳幅中的可能应用

本文重点导出了双纵模He-Ne激光强度差ΔI(t)的时谱公式,分析了ΔI(Δv)的调谐特性,并在此基础上提出了一种实现双频双模He-Ne激光器稳频稳幅的简单方法一一扫描干涉仪法。文章还介绍了相应的稳频稳幅原理及其原理性方案。分析与研究表明,该方法不仅装置简单,成本低下,而且稳频精度较高。     

二种单频外腔式He－Ne激光器的自稳频原理再分析

作者用高气压加纵向非均匀磁场获得了二种单频、自稳频高输出功率的外腔式Ｈｅ－Ｎｅ激光器，１ｍ激光器的频率非稳定度为６．１７５×１０￣（－９）（τ≤１０ｓ）和３．３８×１０￣（－９）（τ≤１ｓ）；１．８ｍ激光器的频率非稳定度为１．１×１０￣（－８）（τ≤１ｓ）和２×１０￣（－８）（τ≤１０ｓ），所有数据由中国计量科学院测定。本文是继文献［１］，［８］，［９］和［１０］发表后，对这两种激光器的自稳频原理的再分析。     

四频差动激光陀螺减小磁效应的新方法

四频差动激光陀螺的磁效应是制约其精度提高的重要误差源之一。从四频陀螺工作原理出发,分析其物理机制,提出一种减小磁效应的新方法。基于光强差稳频思想,通过改变稳频判定标准,选择最佳稳频点;同时采取针对性措施,确保陀螺相关参量特别是总光强的稳定性。实验结果验证了此方法的有效性,对研究者有一定参考意义。     

用于频分复用相干光纤通信的半导体激光器稳频系统

本文以Fabry-Perot干涉仪为鉴频器,并利用其众多梳状透过峰,实现了若干半导体激光器的稳频,相对频率稳定度可达10~(-11)量级(τ=10s)。还实现了数个激光器对一主激光器的频率跟踪。     

一种自稳频大功率单频He-Ne激光器的功率估算

介绍了一种大功率单频、自稳频、高输出功率He-Ne激光器功率估算方法的改进。用这种方法的估算值与实际输出功率值符合得较好。     

低阈值光纤激光器稳频特性研究

为了实现低阈值光纤激光器的频率稳定输出,设计了环形腔光纤激光器,以光纤光栅作为波长选择元件,在未泵浦光纤饱和吸收体和其锥形化结构的协同作用下实现激光纵模选择,获得了短光纤饱和吸收体长度下的单纵模激光稳定输出。介绍了未泵浦光纤饱和吸收体选频原理和锥形结构滤波原理,实验研究了不同光纤饱和吸收体长度下激光纵模特性和波长稳定性,以及锥形化光纤饱和吸收体的激光输出特性。实验表明,引入锥形化结构的饱和吸收体后,激光器能够稳定输出1545 nm波长的单纵模激光,并有效降低光纤激光器阈值至7.58 mW,采用延迟自外差方法测得该光纤激光器的线宽小于8 kHz。