新型长距离无导轨激光干涉仪

外腔半导体激光的线宽小于100kHz，干涉相干距约为1000m，波长可调节范围超过100nm（1495—1645nm），应用上述二项特性，通过改变波长（频率）测得任意点到仪器的距离（不需要在测量计数时移动反光镜）。其测量距离大于100m，分辨率可以优于3nm，不确定度可以达到2．5×10^-6L，达到工程测量对测长仪器的要求。为提高测量不确定度，还可以使用2个或2个以上特定波长，通过小数重合法，更精确测得与被测点的距离，不确定度可以达到5×10^-7L。其优点是：测量时无需导轨移动测量镜（对比双频激光干涉仪）、可以挡光进行间断测量（对比激光跟踪仪）、测量不确定度和分辨率精度指标高（对比激光测距仪）。可以为尺寸大、形状复杂的几何物件和大型建筑物、基线场等精密测量提供十分有效的方法和工具。

基于LabwindowsCVI的外腔半导体激光器数字稳频系统设计

为抑制外腔半导体激光器频率漂移,提高频率稳定性,提出一种数字稳频方法。该方法采用数据采集卡,基于LabwindowsCVI语言实现数字锁相放大模块获得稳频误差信号,通过此信号控制压电陶瓷电压,将852 nm外腔半导体激光器的频率锁在铯原子谱线上,实现20 s频率稳定度8.7×10-11。该数字稳频方法降低了人力成本,易升级和修改,具有移植性好和用户界面友好等优点。

双光楔实现外腔半导体激光器波长精密调谐研究

提出利用旋转双光楔的方法来实现外腔半导体激光器波长的精密调谐。双光楔中,较大楔角的光楔用于粗调,较小楔角的光楔用于细调。与传统的Littman结构光栅外腔半导体激光器相比,通过这种方法,波长的精密调谐无需机械调谐装置,手动即可实现;对调谐的机械要求以及对振动的敏感性降低,波长选择精度相应大大提高。

光栅反馈频率可调谐扩展腔半导体激光器

为了实现半导体激光器在795nm处的单模输出,采用输出端面镀有增透膜的半导体激光二极管作光源,用光栅反馈的方法构成扩展腔,研制了波长为795nm、频率可调谐半导体激光器,并对该激光器进行了实验测试,可知其频率连续调谐范围约7.6GHz,激光线宽约为2.5MHz,运行在110mA时输出功率达43mW。结果表明,该半导体激光器可用于激光与铷原子相互作用中的量子相干效应的研究。

采用偏振光谱对外腔半导体激光器稳频时反馈环路带宽的影响

在采用磁光阱实现单个铯原子俘获的实验中,运用无调制偏振光谱方法将光栅外腔半导体激光器(提供冷却/俘获光)的频率锁定在铯原子6S_(//2)F=4→6P_(3/2)F′=5的超精细跃迁线上。采用偏振光潜技术得到的类色散曲线作为鉴频信号,并同时对光栅外腔半导体激光器的电流调制端口和光栅外腔的压电陶瓷电压调制端口进行反馈,以拓展反馈环路的带宽,实现激光器的频率锁定。与通常的饱和吸收光谱稳频技术相比,激光频率锁定之后的频率稳定度得到了明显改善。在取样时间τ=300 s时,阿仑方差σ_y(τ)=4.6×10^(-12)。

基于共焦法布里-珀罗腔的无调制激光频率锁定

将激光器锁定到合适的参考频率上,可以有效改善激光器的频率稳定性。对于共焦法布里-珀罗(CFP)腔,沿腔轴的光路与同腔轴有一小夹角的光路对应的光程不同,因此二者对应的腔共振透射峰的频率之间会发生相对频移。这一特性可用来产生以共焦法布里-珀罗腔作为频率标准稳定激光频率的类色散型鉴频曲线,而不需要对激光频率或者共焦法布里-珀罗腔长进行调制扰动,也无需采用相敏探测。实验中实现了自制的852 nm光栅反馈半导体激光器相对于共焦法布里-珀罗腔的无调制频率锁定,由闭环锁定后的误差信号分析,30 s内典型的频率起伏小于340 kHz,较相同时间段内激光器自由运转时的频率起伏(约10 MHz)有了显著的改善。还通过调节入射到共焦法布里-珀罗腔两光束之间的夹角来改变频移量,对不同频率间隔下的类色散型鉴频曲线的斜率以及对激光器锁频后的频率稳定性作了比较。

电光晶体调谐的外腔反馈半导体激光器

报道一种用电光晶体实现快速调谐和调制激光频率的方法。在Littrow型外腔反馈半导体激光中插入LiNbO3晶体,利用LiNbO3晶体的电光效应,通过改变晶体电压来调节激光器的有效腔长,可以对激光频率进行快速的调谐和调制。采用该方法,自制外腔反馈半导体激光器的调谐频率可达到2kHz,它的调谐范围为350MHz,激光频率调谐系数约为1.06MHz/V,用饱和吸收光谱观测频率调谐的效果。快速激光频率调制可以应用在稳频技术上,将外腔反馈半导体激光器调制在5～100kHz频率下,均获得了87Rb原子D2线的饱和吸收光谱的色散信号,并实现了激光频率在饱和吸收峰上的长期稳定。

利用自相位延迟方法测量单块腔反馈半导体外腔激光器的线宽

提出了采用单块折叠法布里-珀罗(F-P)腔作为外腔反馈元件实现窄线宽半导体激光器,采用单块腔的光学反馈来锁定外腔激光器,使用自相位延迟法测量该窄线宽激光器的线宽。实验结果表明,激光器线宽小于35kHz。实验还观测到由于单块腔耦合面上各耦合点的几何量和物理量误差不一样,随着折叠面兼输入输出耦合面上的耦合点的变化,外腔激光器的线宽发生改变。