1.5um腔稳超稳激光器关键技术研究
发布时间：2020-12-13 03:16
超稳激光器又称为超窄线宽激光器,是单色性最好的激光器,通常用于时间频率和精密光谱等诸多前沿科学研究领域。超稳激光器对于提高光学原子钟的稳定度,光生超稳微波源的稳定度,以及一些基础物理量的测量精度等指标至关重要。1.5μm激光处于光纤通信的低损耗窗口,有很高的应用价值,并且,目前世界上最好的超稳激光系统处在1.5μm左右,也表明这一波长下的超稳光学参考腔制作工艺和其他技术都较为成熟。所以,本文选择并且主要围绕1.5μm超稳激光器展开研究,这样,产生的超稳激光可以损耗较小地通过光纤传递到远端,应用于其他相关实验中。通常的超稳激光器,就是采用特定的频率稳定方法,将商用的连续激光器稳定到相应的频率参考源上,以获得频率参考源的稳定度。本实验采用PDH（Pound-Drever-Hall）稳频方法,将商用的1.5μm光纤激光器锁定在当今最为常用也是精度最高的频率参考源――法布里泊罗（F-P,Fabry–P′erot）腔上,得到1.5μm的腔稳超稳激光器,其频率稳定度仅受限于超稳腔的热噪声极限。超稳激光的稳定度可以达到超稳腔的热噪声极限,一般在1×10-15以下,本文对腔的热噪...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)陕西省
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
1.1 研究背景和研究意义
1.2 超稳激光器研究进展
1.3 本文结构
第二章 超稳腔系统设计和热噪声极限
2.1 参考腔的热噪声极限
2.2 环境隔离和腔系统设计
2.2.1 空气折射率和真空腔
2.2.2 腔体材料和隔热罩
2.2.3 隔震平台和隔音箱
第三章 多腔联合降低超稳激光系统的热噪声极限
3.1 折叠腔和多腔的原理
3.2 多腔的多个光学频率合成
第四章 F-P腔和PDH稳频技术
4.1 腔稳频技术简介
4.2 PDH稳频技术原理
4.2.1 伺服电路
4.2.2 声光调制器
4.3 PDH技术中的散粒噪声极限
第五章 PDH技术中剩余幅度调制的抑制
5.1 剩余幅度调制的产生原因
5.2 用布儒斯特角切割的电光调制器抑制剩余幅度调制
第六章 系统搭建和测试
6.1 系统搭建
6.1.1 腔的模式匹配
6.1.2 腔的精细度
6.1.3 光纤噪声抑制技术
6.2 超稳激光器性能测试
6.2.1 激光频率不稳定度
6.2.2 激光线宽和频率噪声
6.3 超稳激光用于铯原子喷泉钟
第七章 总结和展望
7.1 总结
7.2 超稳激光的展望
7.3 超稳激光器的工程化
附录A
A.1 F-P腔原理
A.1.1 F-P腔的基本概念
A.1.2 F-P腔对光场的能量响应
A.1.3 F-P腔的空间模式
A.2 阿伦方差和频率计数器
A.3 英文缩写表
参考文献
作者简介及攻读学位期间发表的学术论文和专利列表
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Photonic generation of RF and microwave signal with relative frequency instability of 10-15[J]. 闫露露,赵文宇,张颜艳,邰朝阳,张攀,饶冰洁,宁凯,张晓斐,郭文阁,张首刚,姜海峰. Chinese Physics B. 2018(03)
[2]Transportable 1555-nm Ultra-Stable Laser with Sub-0.185-Hz Linewidth[J]. 邰朝阳,闫露露,张颜艳,张晓斐,郭文阁,张首刚,姜海峰. Chinese Physics Letters. 2017(09)
[3]Attosecond-Resolution Er:Fiber-Based Optical Frequency Comb[J]. 闫露露,张颜艳,张龙,樊松涛,张晓斐,郭文阁,张首刚,姜海峰. Chinese Physics Letters. 2015 (10)
[4]A long-term frequency-stabilized erbium-fiber-laser-based optical frequency comb with an intra-cavity electro-optic modulator[J]. 张颜艳,闫露露,赵文宇,孟森,樊松涛,张龙,郭文阁,张首刚,姜海峰. Chinese Physics B. 2015(06)
本文编号：2913792
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)陕西省
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
1.1 研究背景和研究意义
1.2 超稳激光器研究进展
1.3 本文结构
第二章 超稳腔系统设计和热噪声极限
2.1 参考腔的热噪声极限
2.2 环境隔离和腔系统设计
2.2.1 空气折射率和真空腔
2.2.2 腔体材料和隔热罩
2.2.3 隔震平台和隔音箱
第三章 多腔联合降低超稳激光系统的热噪声极限
3.1 折叠腔和多腔的原理
3.2 多腔的多个光学频率合成
第四章 F-P腔和PDH稳频技术
4.1 腔稳频技术简介
4.2 PDH稳频技术原理
4.2.1 伺服电路
4.2.2 声光调制器
4.3 PDH技术中的散粒噪声极限
第五章 PDH技术中剩余幅度调制的抑制
5.1 剩余幅度调制的产生原因
5.2 用布儒斯特角切割的电光调制器抑制剩余幅度调制
第六章 系统搭建和测试
6.1 系统搭建
6.1.1 腔的模式匹配
6.1.2 腔的精细度
6.1.3 光纤噪声抑制技术
6.2 超稳激光器性能测试
6.2.1 激光频率不稳定度
6.2.2 激光线宽和频率噪声
6.3 超稳激光用于铯原子喷泉钟
第七章 总结和展望
7.1 总结
7.2 超稳激光的展望
7.3 超稳激光器的工程化
附录A
A.1 F-P腔原理
A.1.1 F-P腔的基本概念
A.1.2 F-P腔对光场的能量响应
A.1.3 F-P腔的空间模式
A.2 阿伦方差和频率计数器
A.3 英文缩写表
参考文献
作者简介及攻读学位期间发表的学术论文和专利列表
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Photonic generation of RF and microwave signal with relative frequency instability of 10-15[J]. 闫露露,赵文宇,张颜艳,邰朝阳,张攀,饶冰洁,宁凯,张晓斐,郭文阁,张首刚,姜海峰. Chinese Physics B. 2018(03)
[2]Transportable 1555-nm Ultra-Stable Laser with Sub-0.185-Hz Linewidth[J]. 邰朝阳,闫露露,张颜艳,张晓斐,郭文阁,张首刚,姜海峰. Chinese Physics Letters. 2017(09)
[3]Attosecond-Resolution Er:Fiber-Based Optical Frequency Comb[J]. 闫露露,张颜艳,张龙,樊松涛,张晓斐,郭文阁,张首刚,姜海峰. Chinese Physics Letters. 2015 (10)
[4]A long-term frequency-stabilized erbium-fiber-laser-based optical frequency comb with an intra-cavity electro-optic modulator[J]. 张颜艳,闫露露,赵文宇,孟森,樊松涛,张龙,郭文阁,张首刚,姜海峰. Chinese Physics B. 2015(06)
本文编号：2913792
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