超穩(wěn)腔與超穩(wěn)激光器淺介

現(xiàn)代光學(xué)實(shí)驗(yàn)中需要頻率非常穩(wěn)定，線寬非常窄的激光。超穩(wěn)腔可以幫助實(shí)現(xiàn)這樣的目的。超穩(wěn)腔通過把激光頻率的穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化到腔長(zhǎng)的穩(wěn)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(yīng)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(shù)，c是光速，L是腔的長(zhǎng)度。因此，腔穩(wěn)定激光器的頻率關(guān)鍵取決于腔的長(zhǎng)度。溫度的變化，在腔內(nèi)耗散的光功率和機(jī)械力，都有助于腔長(zhǎng)度的變化。要使用空腔來穩(wěn)定頻率，必須保持其長(zhǎng)度恒定。這是通過降低外部干擾和使腔體本身對(duì)這種干擾不那么敏感來實(shí)現(xiàn)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(wěn)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(shù))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(shù)(~1 × 10?8K?1)。亞赫茲線寬激光器是通過將它們的頻率鎖定在這樣一個(gè)腔的模式上來構(gòu)造的。

一個(gè)超穩(wěn)腔實(shí)現(xiàn)穩(wěn)頻通常主要由如下部件構(gòu)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(cè)和調(diào)節(jié)溫度

5.PDH穩(wěn)頻模塊，搭好的PDH 穩(wěn)頻光路。

這些器件相互配合在一起，通過穩(wěn)定腔長(zhǎng)達(dá)到穩(wěn)定激光頻率的目的。

基于超穩(wěn)腔我們可以自己搭建穩(wěn)頻系統(tǒng)，當(dāng)然也可以使用搭建好的一套系統(tǒng)，SLS提供完整的穩(wěn)頻激光器系統(tǒng)。參考的參數(shù)如下（當(dāng)然可以定制各種參數(shù)，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(shè)備有限公司聯(lián)系。

我們可以定制波長(zhǎng)，不限于1530-1565nm的波長(zhǎng)，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(fù)16次方量級(jí)，當(dāng)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(shù)：

 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(jì)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(zhǎng)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(tǒng)計(jì)，得到其均方值，并乘以1/2。

這樣就得到了對(duì)應(yīng)于這個(gè)塊長(zhǎng)度（1分鐘）的Allan方差值。（具體過程見下圖）

另外有些人會(huì)關(guān)心穩(wěn)頻的波長(zhǎng)與線寬之間有何關(guān)系

線寬的表征單位可以用Hz與nm來表示。Hz和nm的換算關(guān)系如下：

頻率：v，光速：c，波長(zhǎng)：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表示的線寬，△λ為用nm表示的線寬。

如：波長(zhǎng)1550nm的SLS 1Hz穩(wěn)頻激光器，線寬用頻率（Hz）表示為1Hz，則換算成長(zhǎng)度（nm）來表示為8.008×10-12nm。

具體計(jì)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(wěn)定的波長(zhǎng)來表示穩(wěn)定精度，有些用穩(wěn)定的線寬來表示。這樣就可以相互轉(zhuǎn)化，明確兩者的關(guān)系。對(duì)于定制設(shè)備參數(shù)，我們符合您的需求 - 我們喜歡挑戰(zhàn)！為此，我們與業(yè)內(nèi)一些的供應(yīng)商密切合作歡迎大家咨詢。如果您對(duì)超穩(wěn)腔與超穩(wěn)激光器感興趣，請(qǐng)?jiān)L問上海昊量光電的網(wǎng)頁(yè)查看更多超穩(wěn)腔與超穩(wěn)激光器系列產(chǎn)品

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