超穩腔與超穩激光器淺介

現代光學實驗中需要頻率非常穩定，線寬非常窄的激光。超穩腔可以幫助實現這樣的目的。超穩腔通過把激光頻率的穩定性轉化到腔長的穩定性上。鎖定在法布里-珀羅腔共振上的激光器可以在許多應用中用作振蕩器。法布里-珀羅腔的共振頻率v由

ν = nc /2L

其中n是一個整數，c是光速，L是腔的長度。因此，腔穩定激光器的頻率關鍵取決于腔的長度。溫度的變化，在腔內耗散的光功率和機械力，都有助于腔長度的變化。要使用空腔來穩定頻率，必須保持其長度恒定。這是通過降低外部干擾和使腔體本身對這種干擾不那么敏感來實現的。法布里-珀羅腔由一個墊片和卡在墊片兩端的兩個鏡子組成。為了有一個非常穩定的頻率參考，反射鏡由相同的材料制成(具有極低的熱膨脹系數)作為間隔，并在兩端光學接觸。迄今為止最成功的材料是ULE(超低膨脹率玻璃)，它在室溫下具有熱膨脹系數(~1 × 10?8K?1)。亞赫茲線寬激光器是通過將它們的頻率鎖定在這樣一個腔的模式上來構造的。

一個超穩腔實現穩頻通常主要由如下部件構成

1.F-P腔，腔兩面裝有ULE（超低膨脹玻璃）

2.真空室，容納F-P腔，給腔創造真空條件，這樣ULE腔所處的溫度才可以降到很低

3.離子泵，抽真空室，形成真空條件

4.溫度控制器，檢測和調節溫度

5.PDH穩頻模塊，搭好的PDH 穩頻光路。

這些器件相互配合在一起，通過穩定腔長達到穩定激光頻率的目的。

基于超穩腔我們可以自己搭建穩頻系統，當然也可以使用搭建好的一套系統，SLS提供完整的穩頻激光器系統。參考的參數如下（當然可以定制各種參數，不限于這種）如果您有相關的需要，可以與我們昊量光電設備有限公司聯系。

我們可以定制波長，不限于1530-1565nm的波長，輸出功率也可以做到10-80mw之外功率。比如5mW和100Mw，阿倫方差可以小到負16次方量級，當然這一切都取決于實際需要。

在這張圖中解釋下阿倫方差這個參數：

 Allan方差（阿蘭方差或阿倫方差）則是將誤差序列在某個指D的時間尺度上的波動情況進行精確提取，其具體計算步驟如下：

1.      將整段誤差序列按照你感興趣的時間尺度的長度（例如1分鐘）進行分塊；

2.      每塊求平均值；

3.      相鄰塊的平均值求差；

4.      將所有差值進行統計，得到其均方值，并乘以1/2。

這樣就得到了對應于這個塊長度（1分鐘）的Allan方差值。（具體過程見下圖）

另外有些人會關心穩頻的波長與線寬之間有何關系

線寬的表征單位可以用Hz與nm來表示。Hz和nm的換算關系如下：

頻率：v，光速：c，波長：λ

由以下關系：

（1）c=v*λ

（2）△v=c/(λ*λ) *△λ

（3）△x=c/△v

其中△v為用Hz表示的線寬，△λ為用nm表示的線寬。

如：波長1550nm的SLS 1Hz穩頻激光器，線寬用頻率（Hz）表示為1Hz，則換算成長度（nm）來表示為8.008×10-12nm。

具體計算過程如下：

△v=c/(λ*λ) *△λ

則1Hz=3×10e8m/s÷（1550nm×1550nm）×△λ

解得△λ=8.008×10-12nm

有些人用穩定的波長來表示穩定精度，有些用穩定的線寬來表示。這樣就可以相互轉化，明確兩者的關系。對于定制設備參數，我們符合您的需求 - 我們喜歡挑戰！為此，我們與業內一些的供應商密切合作歡迎大家咨詢。如果您對超穩腔與超穩激光器感興趣，請訪問上海昊量光電的網頁查看更多超穩腔與超穩激光器系列產品

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