外腔半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻技術(shù)研究.pdf

1、本文研究了利用乙炔氣體的飽和吸收譜對(duì)1.53μm光纖光柵外腔半導(dǎo)體激光器進(jìn)行穩(wěn)頻的理論,并著重分析了該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果. 論文首先對(duì)外腔半導(dǎo)體激光器做了簡要概述,闡述了穩(wěn)頻激光器的應(yīng)用、發(fā)展及其重要意義. 其次對(duì)兩種主要的外腔結(jié)構(gòu)--光纖光柵外腔和閃耀光柵外腔進(jìn)行了討論；并詳細(xì)論述了穩(wěn)頻的原理,包括頻率穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性等相關(guān)概念、穩(wěn)頻激光器的數(shù)學(xué)模型、影響頻率穩(wěn)定性的因素及頻率穩(wěn)定性的測量方法等；對(duì)幾種主要的穩(wěn)頻方

2、法做了討論和比較,并從吸收線的寬度和線型、飽和吸收穩(wěn)頻的原理及優(yōu)點(diǎn)、乙炔分子的吸收譜線等幾個(gè)方面進(jìn)行了研究.重點(diǎn)討論了乙炔氣體分子飽和吸收穩(wěn)頻的理論,該種方法具有較高的穩(wěn)定性,與外腔結(jié)構(gòu)相結(jié)合,能夠很好地實(shí)現(xiàn)窄線寬、高穩(wěn)定度單頻激光器. 作為研究的重點(diǎn)之一,本論文詳細(xì)討論了應(yīng)用于飽和吸收穩(wěn)頻光纖光柵外腔半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)頻伺服電路.該電路包括光電接收、1KHz正弦信號(hào)發(fā)生、3倍頻以及鑒相濾波等幾個(gè)部分.光電接收電路具有較高的靈敏度

3、,在接收光功率僅有0.114mW的情況下可以輸出2.4V的電壓,且噪聲可以被很好地抑制；利用晶體振蕩器加分頻的方法產(chǎn)生了穩(wěn)定度很高的lKHz方波,再通過中心頻率為1KHz、Q≈10、H<,0>=1/2的帶通濾波器,得到曲線平滑,無其它諧波分量的1KHz正弦波；3倍頻是通過鎖相環(huán)電路實(shí)現(xiàn)的,通過中心頻率為3Kt{z、Q≈10、H<,0>=1的帶通濾波器,得到的正弦波的頻率嚴(yán)格地為1KHz正弦信號(hào)的三倍,且兩信號(hào)無相位差；相位鑒別電路以雙平

4、衡混頻器為核心,并通過差分放大和低通濾波電路對(duì)混頻信號(hào)進(jìn)行處理,得到0.5V的直流誤差信號(hào). 此外,本文還研制了乙炔氣體的吸收池,將其入射和反射端面設(shè)計(jì)成與激光入射方向呈布儒斯特角,消除了反射光的影響并保證大部分能量可以繼續(xù)向前傳播.吸收池被設(shè)計(jì)為長10cm,填充氣壓為15Torr,這樣既可以保證較高的飽和度,又可以減小碰撞展寬帶來的不利影響.最后將整個(gè)系統(tǒng)連接起來進(jìn)行調(diào)試.通過反復(fù)調(diào)整,確定了自由空間中的光路,確保光電探測器能