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超稳腔与超稳激光器浅介

现代光学实验中需要频率非常稳定，线宽非常窄的激光。超稳腔可以帮助实现这样的目的。超稳腔通过把激光频率的稳定性转化到腔长的稳定性上。锁定在法布里-珀罗腔共振上的激光器可以在许多应用中用作振荡器。法布里-珀罗腔的共振频率v由

ν = nc /2L

其中n是一个整数，c是光速，L是腔的长度。因此，腔稳定激光器的频率关键取决于腔的长度。温度的变化，在腔内耗散的光功率和机械力，都有助于腔长度的变化。要使用空腔来稳定频率，必须保持其长度恒定。这是通过降低外部干扰和使腔体本身对这种干扰不那么敏感来实现的。法布里-珀罗腔由一个垫片和卡在垫片两端的两个镜子组成。为了有一个非常稳定的频率参考，反射镜由相同的材料制成(具有极低的热膨胀系数)作为间隔，并在两端光学接触。迄今为止最成功的材料是ULE(超低膨胀率玻璃)，它在室温下具有热膨胀系数(~1 × 10−8K−1)。亚赫兹线宽激光器是通过将它们的频率锁定在这样一个腔的模式上来构造的。

一个超稳腔实现稳频通常主要由如下部件构成

1.F-P腔，腔两面装有ULE（超低膨胀玻璃）

2.真空室，容纳F-P腔，给腔创造真空条件，这样ULE腔所处的温度才可以降到很低

3.离子泵，抽真空室，形成真空条件

4.温度控制器，检测和调节温度

5.PDH稳频模块，搭好的PDH 稳频光路。

这些器件相互配合在一起，通过稳定腔长达到稳定激光频率的目的。

基于超稳腔我们可以自己搭建稳频系统，当然也可以使用搭建好的一套系统，SLS提供完整的稳频激光器系统。参考的参数如下（当然可以定制各种参数，不限于这种）如果您有相关的需要，可以与我们昊量光电设备有限公司联系。

我们可以定制波长，不限于1530-1565nm的波长，输出功率也可以做到10-80mw之外功率。比如5mW和100Mw，阿伦方差可以小到负16次方量级，当然这一切都取决于实际需要。

在这张图中解释下阿伦方差这个参数：

 Allan方差（阿兰方差或阿伦方差）则是将误差序列在某个指定的时间尺度上的波动情况进行精确提取，其具体计算步骤如下：

1.      将整段误差序列按照你感兴趣的时间尺度的长度（例如1分钟）进行分块；

2.      每块求平均值；

3.      相邻块的平均值求差；

4.      将所有差值进行统计，得到其均方值，并乘以1/2。

这样就得到了对应于这个块长度（1分钟）的Allan方差值。（具体过程见下图）

另外有些人会关心稳频的波长与线宽之间有何关系

线宽的表征单位可以用Hz与nm来表示。Hz和nm的换算关系如下：

频率：v，光速：c，波长：λ

由以下关系：

（1）c=v*λ

（2）△v=c/(λ*λ) *△λ

（3）△x=c/△v

其中△v为用Hz表示的线宽，△λ为用nm表示的线宽。

如：波长1550nm的SLS 1Hz稳频激光器，线宽用频率（Hz）表示为1Hz，则换算成长度（nm）来表示为8.008×10-12nm。

具体计算过程如下：

△v=c/(λ*λ) *△λ

则1Hz=3×10e8m/s÷（1550nm×1550nm）×△λ

解得△λ=8.008×10-12nm

有些人用稳定的波长来表示稳定精度，有些用稳定的线宽来表示。这样就可以相互转化，明确两者的关系。

对于定制设备参数，我们完全符合您的需求 - 我们喜欢挑战！为此，我们与业内一些的供应商密切合作欢迎大家来电咨询。

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https://www.auniontech.com/details-1304.html

https://www.auniontech.com/details-1305.html

更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电

关于昊量光电：

上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等，涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等服务。

您可以通过我们昊量光电的官方网站www.auniontech.com了解更多的产品信息，或直接来电咨询4006-888-532。

稳频激光器系统中超稳腔的选择

PDH稳频技术原理，是激光器发出激光后，激光经过电光调制器对激光进行一个射频电光的相位调制，经过调制后的信号，再经过一个PBS（偏振分束镜）和一个波片（(λ/4）进入我们的超稳腔与超稳腔进行谐振，反射出来的光再次经过偏振分束镜和波片被反射到光电探测器中，然后对其进行相位解调后得到误差信号，误差信号通过混频器以及低通滤波器进行处理后，得到的信号反馈到激光器的压电陶瓷或其他响应部件进行补偿频率，最终实现激光器另一路激光输出频率的稳定。

PDH稳频技术的核心是通过光学超稳腔产生一个误差信号，其核心部件就是光学超稳腔，超稳腔的性能直接影响了最终输出的激光频率的稳定性。所以光学超稳腔的选择显得尤为重要。在为您的应用选择理想的腔体设计时要考虑的因素包括：

线宽: 在稳频激光器系统中，线宽越窄，激光的频率越集中，输出激光的频率就会越稳定。所以超稳腔的线宽越窄越好。

自由光谱范围(FSR）:相邻两个峰之间的间距.

精细度：自由光谱范围与线宽的比值即为精细度，精细度越高，波长的锁定性越好，输出激光频率的稳定性就越好。

还有工作环境(温度、振动)以及对于稳定性要求（包括短期和长期-可容忍的漂移程度）等，这些参数都会影响稳频激光系统其输出激光频率的稳定性。

F-P腔：F-P腔其优点为充分利用工作物质，使光束在整个工作物质内振荡，可用于大功率输出脉冲激光器。此外，激光束在腔内没有聚焦，在高功率激光器中不会击穿或损伤光学元件，非常适合用来搭建超稳激光系统来用于光学研究和工业生产。

Stable Laser Systems是美国一家知名的任意波长频率稳定激光器组件和系统供应商，公司致力于技术的研发，基于先进的光学超稳腔，拥有极高的专业知识，在设计、测试和优化法布里-珀罗腔体和外壳方面积累了数十年的经验，用于激光频率稳定。对于许多应用，定制镜面镀膜、标准腔体垫片和匹配的真空外壳可实现快速交付

昊量光电作为美国Stable Laser Systems公司在中国区域的代理商，负责美国Stable Laser Systems公司在中国的销售、售后与技术支持工作，为国内客户提供稳定优质的产品服务。昊量光电作为国内代理商与诸多知名实验室和高校有过合作，为很多的应用提供频率稳定解决方案，并可以根据您的需求提供定制解决方案。

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相关文献：

https://www.auniontech.com/jishu-333.html

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