【摘 要】
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激光稳频技术在高分辨激光光谱学、精密干涉测量、光通信及激光雷达等领域有着重要的应用，尤其是利用气体分子的吸收线作为稳频参考，采用饱和吸收稳频的方法，实现激光频率的长期
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激光稳频技术在高分辨激光光谱学、精密干涉测量、光通信及激光雷达等领域有着重要的应用，尤其是利用气体分子的吸收线作为稳频参考，采用饱和吸收稳频的方法，实现激光频率的长期稳定，一直是激光技术研究的热点之一。近年来，利用空芯光子晶体光纤(HC-PCF)制备低压气体吸收池，以增强光与分子的相互作用，并实现器件的小型化、全光纤化等，在高分辨光谱和激光稳频等领域有着重要的应用价值，成为目前国内外研究的热点。本论文采用理论模拟与实验研究相结合的方法，在理论上详细分析饱和吸收稳频原理和气体填充HC-PCF的动力学行为，并在实验上成功制备出小型化的HC-PCF低压腔，解决HC-PCF低压CO2气体腔制备中的关键技术问题。 基于饱和吸收光谱理论和调频(Frequency Modulation, FM)光谱技术，推导了饱和吸收激光稳频的一般性原理;基于稳频控制理论，推导了稳频后激光线宽的表达式，估算稳频精度;并针对HC-PCF内气体吸收谱线的展宽机制进行了详细的分析。理论结果表明频率稳定度主要与吸收谱线的线宽、信噪比和调制深度等有关:吸收谱线越窄越深，稳定性越好，稳频效果越好;另外，调制频率和调制深度也根据线宽的大小存在最优值;且反馈电路噪声特性也将对稳频精度造成影响。 基于微管管流理论，根据HC-PCF内气体压强大小，推导出三种流态下气体填充HC-PCF的动力学模型，利用该模型详细分析了抽气和充气过程中HC-PCF内气体压强变化的动态过程，并以此提出低压腔制备的方案。 设计并成功制备出光纤型HC-PCF低压CO2气体腔。实验中解决了HC-PCF与单模光纤低损耗的熔接、HC-PCF与多模光纤的低损耗对接等关键技术问题，并对腔体采用胶封的方案进行密封，实现了小型化、全光纤型、低损耗HC-PCF低压腔的制备。测试结果表明，该低压腔的气压约为100mbar，整体损耗小于4dB，且具有良好的气密性和稳定性。 以上研究成果对高稳定激光器的小型化、全光纤化的研究设计具有重要参考价值。
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