超窄线宽PDH稳频技术中的剩余幅度调制（RAM）抑制

发布时间：2017-10-08 04:25

  本文关键词：超窄线宽PDH稳频技术中的剩余幅度调制（RAM）抑制

  更多相关文章： Pound-Drever-Hall稳频 剩余幅度调制 电光晶体

【摘要】：在许多精密研究领域,如高分辨率激光光谱、光学频率梳、引力波探测等,对稳频激光的稳定度和线宽要求较高,尤其是在锶原子光钟的研究中,对探测激光的线宽及稳定度的要求极高,实验中要尽可能地提高激光的频率稳定度,降低激光的线宽。Pound-Drever-Hall(PDH)稳频技术是一种将激光频率锁定在高精细度F-P腔的谐振频率的主动稳频技术,是获得超窄线宽稳频激光的有效技术之一。在PDH稳频技术中,剩余幅度调制(RAM)的存在限制了激光频率稳定度的进一步提升。本文重点围绕RAM的形成机理、影响RAM大小及变化的参数和RAM噪声的主动抑制进行研究。本文首先详细介绍了PDH稳频技术的原理,从理论上分析了F-P腔反射光的幅频特性、相频特性以及PDH误差信号。讨论了F-P腔的技术参数,以及各个参数对F-P腔的影响。基于PDH稳频技术原理搭建了一套实验系统,将外腔半导体激光器的输出频率锁定在F-P腔的谐振频率上,并讨论了实验中监测到的剩余幅度调制信号对PDH稳频技术的影响。讨论了RAM的产生机理,分析了影响RAM的各个参数,并搭建了一套RAM信号监测系统对影响RAM的参数加以验证,为本文后续的理论和实验提供参考。介绍了多频率合成主动抑制剩余幅度调制噪声的理论,搭建了一套剩余幅度调制噪声主动抑制实验系统,利用宽带波导型电光调制器可以施加多个频率射频信号的特性,通过三个频率的合成,在激光载波上调制出三对边带,利用这三对边带某一侧的三个频率信号进行PDH频率锁定实验,通过调整其中某一个频率信号的相位,可以实现对频率锁定误差信号基线的调整。频率锁定系统中的剩余幅度调制噪声同样造成误差信号基线的漂移,通过主动控制系统反馈控制调制频率信号的相位,实现了对剩余幅度调制噪声的抑制,抑制程度达到30 dB以上,并有效地抑制了剩余幅度调制噪声的漂移。
【关键词】：Pound-Drever-Hall稳频 剩余幅度调制 电光晶体
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN24
【目录】：

• 致谢6-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 1 绪论16-32
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 影响激光频率的因素17-19
• 1.2.1 温度变化17-18
• 1.2.2 机械振动18
• 1.2.3 磁场影响18-19
• 1.3 描述激光频率的稳定性19
• 1.4 激光的线宽19-23
• 1.4.1 均匀增宽20-22
• 1.4.2 非均匀增宽22-23
• 1.5 EOM中的剩余幅度调制23-24
• 1.6 国内外实验室对RAM的抑制工作24-26
• 1.7 主动稳频法和被动稳频法26-30
• 1.7.1 锁定到原子跃迁中心频率27-28
• 1.7.2 锁定到分子或原子的吸收线28-30
• 1.7.3 锁定到光学谐振腔的谐振频率30
• 1.8 论文主要内容介绍30-32
• 2 Pound-Drever-Hall（PDH）稳频技术32-45
• 2.1 PDH稳频技术原理32-36
• 2.2 F-P腔的技术参数36-37
• 2.2.1 自由光谱范围36
• 2.2.2 F-P腔的线宽36-37
• 2.2.3 精细度37
• 2.2.4 Q值37
• 2.3 影响F-P腔腔长的因素37-38
• 2.3.1 温度起伏37-38
• 2.3.2 振动38
• 2.3.3 折射率的变化38
• 2.4 利用PDH稳频系统锁定 689 nm单模激光频率38-44
• 2.4.1 实验装置39-40
• 2.4.2 实验参数和锁定结果40-44
• 2.5 剩余幅度调制对PDH稳频的影响44
• 2.6 小结44-45
• 3 EOM中的剩余幅度调制45-69
• 3.1 电光调制的物理基础45-51
• 3.2 剩余幅度调制产生的原因分析51-53
• 3.3 影响剩余幅度调制的参数53-68
• 3.3.1 类F-P效应58-59
• 3.3.2 光电探测器接收的光斑大小59-61
• 3.3.3 激光入射EOM的角度61-62
• 3.3.4 EOM的温度62-65
• 3.3.5 振动65-68
• 3.4 小结68-69
• 4 主动抑制剩余幅度调制研究69-77
• 4.1 理论分析69-71
• 4.2 主动式RAM噪声伺服控制系统71-75
• 4.2.1 实验装置72-73
• 4.2.2 实验结果73-75
• 4.3 实验结论75
• 4.4 小结75-77
• 5 总结与展望77-79
• 5.1 本论文工作总结77-78
• 5.2 展望78-79
• 参考文献79-83
• 作者简历83

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本文编号：991983