论文部分内容阅读
频率稳定的激光器在精密计量、光通信、激光陀螺、激光雷达以及高分辨率光谱等许多领域具有重要的应用。
本文首先叙述了激光器频率漂移的原因和度量方法，对包括被动稳频和主动稳频在内的常用激光器频率稳定技术，以及最新的一些进展做了详尽的介绍。同时结合所采用的实验方案，对方案中应用到的技术原理，包括波长调制技术、倍频原理和数字PID（比例-积分-微分）控制技术做了较为完整的总结和叙述。
详细阐述了所采用的稳频实验方案。通常的频率锁定技术都是通过模拟电路来实现反馈控制，本方案中的创新点是将数字频率锁定技术用于Nd:YAG激光器，使得参数的调节更为灵活方便，同时采用的数字滤波模块也能够在很大程度上提高系统的稳定性。具体方案是使用KTP晶体将Nd:YAG激光器输出的激光(@1064nm)倍频到532nm，采用波长调制吸收光谱技术获得吸收峰的一次谐波信号作为鉴频信号，采集到计算机并对信号做滤波处理，将处理后的信号送入数字PID反馈控制模块获得反馈量，最终把倍频后的频率稳定在碘分子B-X态(32-0)带的R(56)吸收峰上，在一小时的连续测量时间内，频率漂移幅度小于2MHz，远小于分子的吸收谱线线宽，频率稳定度达到了10-9量级，整套系统可以实现长时间连续工作。使用的数字PID稳频方案，可以有效抑制激光的长期频率漂移，具有方案简单、易于实现的优点，同时显著降低了较大幅度随机噪声对系统稳定性的影响。