使用光学频率梳实现任意激光频率的锁定分析研究 电子信息专业VIP免费

使用光学频率梳实现任意激光频率的锁定摘要飞秒光学频率梳在频域上为一列等频率间隔的频率梳齿，在时域上表现为一系列周期性的短脉冲序列。光学频率梳有频率稳定度高，频谱覆盖范围广，脉冲宽度窄的特点。光学频率梳的极高频率稳定度使其在锁定激光频率时有绝对优势。本文主要在搭建实验光路后，重合光学频率梳与待锁定激光探测干涉信号，从而获得拍频信号，再使用锁频模块进行对待锁定激光频率的锁定。关键词光学频率梳；待锁定激光；干涉光谱；拍频信号；频率锁定UsingOpticalFrequencycombtorealizeLockofarbitraryLaserFrequencyAbstractFemtosecondopticalfrequencycombinfrequencydomainisaseriesofequalfrequencyintervalfrequencycomb,intimedomain,itappearsasaseriesofperiodicshortpulsesequences.Opticalfrequencycombhasthecharacteristicsofhighfrequencystability,widespectrumcoverageandnarrowpulsewidth.Theextremelyhighfrequencystabilityoftheopticalfrequencycombgivesitanabsoluteadvantageinlockingthelaserfrequency.Inthispaper,theopticalfrequencycombiscoincidentwiththelasertobelockedtodetecttheinterferencesignalaftertheexperimentalopticalpathisbuilt,andthebeatfrequencysignalisobtained,andthenthefrequencylockingmoduleisusedtolockthelockedlaserfrequency.KeywordsFemtosecondopticalfrequencycomb;lasertobelocked;Interferencespectrum;Beatfrequencysignal;frequencylock目录第一章引言………………………………………………………………………………………11.1光学频率梳的发展背景及应用技术1.2激光频率的稳定1.3本文研究内容第二章光学频率梳锁定激光频率的研究2.1光学频率梳的基本理论2.1.1光学频率梳的基本原理2.1.2光学频率梳重复频率和偏置频率的控制2.1.3简介FC1500-2502.2光学频率梳锁定激光频率2.2.1光学频率梳和单频激光相干理论2.2.2光学频率梳锁定激光频率方案2.3锁定激光频率2.4小结第三章总结和展望参考文献致谢第一章引言1.1光学频率梳的发展背景及应用技术1960年，第一台激光器问世，之后，激光以其高强度、高单色性和良好相干性等特点被应用于社会发展、科技、国防、经济等多个领域。而飞秒锁模激光器[2]的出现更是促进了精密光谱测量的发展。光学频率梳在频域“梳齿”的特性，使之在测量领域有独特优势2006年，美国JILA研究所的Hall和德国马普（Max-Planck）研究所的Hansch就因为提出用飞秒光学频率梳建立微波频率与光频率之间的联系，获得了诺贝尔物理学奖。最早在1978年，Eckstein等人[3]就已有了使用飞秒激光直接测量激光频率的想法，但受到当时激光器性能和锁模技术的限制，最后并没有达到预期测量结果。到1999年，德国马普（Max-Planck）研究所的Hansch小组[4,5]提出了将光学频率梳在频域上谱线分布像梳齿一样的一列光学频率列，将可见光波段到红外光波波段与微波频率联系起来。2000年，Bell实验室的Stentz等人[6]进行飞秒脉冲激光频宽扩展的实验，他们利用微结构光纤，将激光带宽扩展到2倍以上，实现了一个光学倍频程的扩展。同年，Hall小组[7]将激光进行倍频，再利用自参考技术将抖动的偏置频率锁在标准频率上。2004年，美国JILA小组的JunYe[8]，使用锁模稳相飞秒激光，测量了大范围、高分辨率的绝对距离。在2006年，Jin等人[9]用光学频率梳作参考，将可协调外腔激光器锁定至光梳，用于测量多波长干涉，得到的频率稳定度为。光学频率梳的出现，将连接微波频率和光学频率连接起来，这使光学频率梳不仅仅在高分辨光谱和频率方面有重要应用，在距离测量、探测等多方面也得到了广泛应用，推动多个领域的发展。1.2激光频率的稳定激光器由于各种不稳定因素，其实际输出激光的频率起伏和漂移较大，而在各种精密测量研究中，对激光器输出激光频率的稳定度要求很高，所以对激光进行稳定是极其重要的。通常用来稳定激光器频率的方法是将激光器的中心频率锁定在某个稳定度很高的参考频率上，当输出激光频率偏离参考频率时，通过一个电子伺服反馈系统，控制电流或激光器腔长，将输出激光频率拉回参考频率上。第一次...