基于縱模拍頻控制的激光穩(wěn)頻技術(shù)

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1、摘要小型Ｈｅ．Ｎｅ激光器由于其光斑質(zhì)量好、運(yùn)行穩(wěn)定、壽命長、使用方便等特性，經(jīng)穩(wěn)頻后常作為光學(xué)頻率（波長）標(biāo)準(zhǔn)被用于各種干涉儀中，也可用于校準(zhǔn)各類光波長計(jì)和光譜儀的參考標(biāo)準(zhǔn)。本文提出一種新的激光穩(wěn)頻技術(shù)：基于激光頻率與縱模頻率間隔的對應(yīng)關(guān)系，通過精密鎖相控制技術(shù)將兩相鄰縱模的拍頻頻率鎖定在射頻頻率標(biāo)準(zhǔn)上，以控制激光諧振腔腔長，從而獲得激光頻率的穩(wěn)定輸出，實(shí)現(xiàn)射頻頻率標(biāo)準(zhǔn)向光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)的傳遞。理論分析表明激光頻率穩(wěn)定度與兩相鄰縱模拍頻頻率的穩(wěn)定度相同；實(shí)驗(yàn)上以射頻頻率標(biāo)準(zhǔn)為參考，精密鎖定了Ｈｅ．Ｎｅ激光兩相鄰縱模的拍頻頻率及激光頻率，且對采用該技術(shù)穩(wěn)頻的兩套Ｈｅ．Ｎｅ激光系統(tǒng)進(jìn)行了頻率比

2、對。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，激光頻率的穩(wěn)定度為５×１０ｄ０（１ｓ積分時間）、５×１０１１（１００ｓ積分時間）。整個穩(wěn)頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，且激光頻率在增益帶寬曲線一定范圍內(nèi)可連續(xù)、精密調(diào)諧，在實(shí)際應(yīng)用中，可用作穩(wěn)頻激光標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：激光技術(shù)，穩(wěn)頻激光，精密控制，縱模頻率間隔ＡｂｓｔｒａｃｔＦｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄＨｅ?Ｎｅｌａｓｅｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓａｓｏｐｔｉｃａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ａｎｄｕｓｅｄｔｏｃａｌｉｂｒａｔｅｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｍｅｔｅｒｓｄｕｅｔｏｉ

3、ｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓａｎｄＳＯｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ，ａｎｅｗｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｌａｓｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｌａｓｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｉｎｔｅｒｍｏｄｅｂｅａｔｎｏｔｅ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｍｏｄｅｂｅａｔｎｏｔｅｗａｓｌｏｃｋｅｄｔｏｔｈｅｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｎｄａｒｄｔｏｋｃ?。簦瑁?ｃａｖｉｔｙｓｔａｂｌｅ，笛ａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏ

4、ｆＨｅ—Ｎｅｌａｓｅｒ勰ｗｅｌｌ勰ｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｆｒｏｍｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｎｄａｒｄｔｏｏｐｔｉｃａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｎｄａｒｄＷａＳｒｅａｌｉｚｅｄ．ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｌａＳｅｒｉｓｉｄｅｎｔｉｃａｌｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｍｏｄｅｂｅａｔｎｏｔｅ；Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｍｏｄｅｂｅａｔｎｏｔｅＷａＳｐｒｅｃｉｓｅｌｙｌｏｃｋｅｄｔｏｔｈｅｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｎｄａｒｄ，弱ａｒｅｓｕｌｔ，ｌａＳｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔ

5、ａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎＷａＳａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄＨｅ—ＮｅｌａｓｅｒｓｈａＳｂｅｅｎｍａｄｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｌａｓｅｒｈａｄａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆ５ｘ１０１０ａｔ１Ｓｏｆａｖｅｒａｇｅｔｉｍｅａｎｄ５Ｘ１０ｌｌｉｎ１００Ｓｏｆａｖｅｒａｇｅｔｉｍｅ．Ｔｈｅｌａｓｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃａｎｂｅｔｕｎｅｄｐｒｅｃｉｓｅｌｙｉｎｔｈｅｇａｉｎｃｕｒｖｅａｎｄｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓａｎｏｐｔｉ

6、ｃａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｎｄａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｌａＳｅｒ，ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｎｔｅｒｍｏｄｅｂｅａｔｎｏｔｅＩｌ學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人所呈交的學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果．對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意作者簽名：互亟疊日期：衛(wèi)蛆：￡：西學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人完全了解華東師范大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并向

7、國家主管部門或其指定機(jī)構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將學(xué)位論文用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。有權(quán)將學(xué)位論文的內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索。有權(quán)將學(xué)位論文的標(biāo)題和摘要匯編出版。保密的學(xué)位論文在解密后適用本規(guī)定。學(xué)位論文作者簽名：至函整…名：絲熬導(dǎo)師簽名：：４竺！望厶第一章緒論第一章緒論激光是２０世紀(jì)的重大發(fā)明之一。１９５１年，美國湯斯（Ｔｏｗｎｅｓ）對微波放大進(jìn)行了研究，研制出“一種在微波波段的受激輻射放