稳频技术又称为

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问题描述:

稳频方法

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2023-10-23 16:57:02

在许多实际应用中,不仅要求激光器实现单频输出,而且还要求单频激光器的频率本身稳定。要使激光器频率稳定则要通过稳频技术来实现。

1.频率的稳定性和复现性。通常用频率的稳定性(又称稳定度)和复现性这两个物理量来表示激光频率稳定的程度。

频率稳定性通常指激光器在连续运转时,在一定的时间间隔内平均频率(v)与该时间内频率的变化量(Δv)之比。

S=v/Δv(20-1)

显然,变化量Δv越小,则S越大,频率的稳定性愈好。

频率稳定度分为短期稳定度和长期稳定度,常用1s作为界限,观测 时间τ大于1s的称为长期稳定度。

频率复现性是表示激光器在不同的时间、地点等条件下频率重复或再现的精度。

复现性定义为:

R=v/δv(20-2)

式中v为平均频率,δv表示在不同情况下的频率改变量。

由此可见频率的稳定和复现性是两个不同概念。所以考查一台激光器的稳频精度,需用稳定度和复现性来衡量。

2.影响激光频率稳定的因素。由(18-7)式,激光的纵模频率为

vq=(c/2nL)q(20-3)

如果上式中腔长L和介质折射率n发生变化,将引起频率vq的变化。

将上式微分,得到:

Δv/v=-(ΔL/L+Δn)(20-4)

由此可见,激光频率的稳定受下列因素影响:

(1)温度引起腔长变化。则有

Δv/v=-ΔL/L=-aΔT(20-5)

ΔT是温度变化量,a是构成谐振腔材料和线膨胀系数;石英玻璃a=6×10-7/度;殷钢a=9×10-7/度。所以稳频激光器采用石英玻璃作为激光管,用殷钢材料作为支架。

(2)大气变化引起折射率的变化。当空气温度、气压和湿度变化时,频率变化为

|Δv/v|=9.3×10-7ΔT+3.6×10-7ΔP+5.7×10-7ΔPH

(3)机械振动对频率稳定性的影响。机械振动可引起腔长变化,也会使布氏窗片法线与光轴夹角变化,从而引起频率的相对变化,变化量为:

Δv/v=dΔβLsinβ(20-6)

式中d为窗片厚度,Δβ为窗片法线与光轴夹角变化量。

其他答案

2023-10-23 16:57:02

又称为PDH技术(Pound-Drever-Hall),是一种广泛使用且功能强大的激光器稳频方法,通过锁定到稳定的光学腔来实现稳频。PDH技术具有广泛的应用,包括干涉引力波探测器、原子物理学和时间测量标准等。PDH技术以R. V. Pound,Ronald Drever和John L. Hall命名,于1983年由Drever,Hall和其他在格拉斯哥大学和美国国家标准局工作的人描述。

这种光学技术与Pound为微波腔开发的老式频率调制技术有许多相似之处

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