Y型腔正交偏振雙頻激光器及微力測量研究.pdf

1、雙頻激光器廣泛應用于干涉和光學傳感測量領域，其測量精度和量程決定于雙頻激光器頻差穩(wěn)定性以及頻差輸出范圍。Y型腔正交偏振雙頻激光器具有零頻差閉鎖、頻差輸出范圍大、高頻差穩(wěn)定性等潛在優(yōu)勢，有望在高速大量值以及精密測量中發(fā)揮重要作用。
　　本文主要研究一體化 Y型腔正交偏振雙頻激光器頻差閉鎖、頻差穩(wěn)定性及其在微力測量中的應用。為進一步改善 Y型腔正交偏振雙頻激光器性能，推進其在精密加速度、微力測量等領域的應用提供理論與實驗依據(jù)。

2、　　首先對影響 Y型腔正交偏振雙頻激光器閉鎖閾值頻差的因素進行了系統(tǒng)分析。理論分析了工作點、泵浦電流以及損耗等因素對激光器閉鎖閾值頻差影響，實驗重點研究了泵浦電流和工作點對閉鎖閾值頻差影響。在電流允許范圍內(nèi)，激光器閉鎖閾值頻差隨泵浦電流值增大而減??；工作點越靠近增益曲線中心，激光器閉鎖閾值頻差越小。泵浦電流大于2.2mA時，調(diào)節(jié)激光器公共腔長獲得最佳工作點，激光器閉鎖閾值頻差可降至幾MHz。
　　系統(tǒng)研究了磁場抑制 Y型腔正交偏振

3、雙頻激光器頻差閉鎖問題。從磁光效應出發(fā)，理論分析了磁場抑制雙頻激光器頻差閉鎖原理。利用方體線圈產(chǎn)生均勻磁場，通過Ansoft Maxwell軟件對方體線圈內(nèi)磁場分布進行了仿真分析。對橫向磁場抑制 Y型腔正交偏振雙頻激光器頻差閉鎖效果進行了實驗研究，結(jié)果表明，泵浦電流為1.8 mA條件下，當磁場強度大于10 mT時，激光器閉鎖閾值頻差可降至幾十K Hz，實現(xiàn)了激光器的零頻差閉鎖。
　　對Y型腔正交偏振雙頻激光器頻差穩(wěn)定性進行了研究。

4、理論與實驗研究表明，環(huán)境氣流、泵浦電流穩(wěn)定性以及溫度分布是影響雙頻激光器頻差穩(wěn)定性主要因素。激光器自身熱源帶來的兩子腔溫度梯度隨機變化成為限制激光器頻差穩(wěn)定性提高的關鍵因素。
　　利用 Y型腔正交偏振雙頻激光器搭建了氣體膜盒結(jié)構(gòu)微力測量系統(tǒng)，開展了靜態(tài)微力測量實驗研究。采用大撓度下的集中力模型對微力測量原理進行了理論推導，通過實驗對微力測量系統(tǒng)性能進行了分析。實驗表明，當力值小于7mN時，激光器輸出頻差變化量與待測力間成線性關系，