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F-P谐振腔激光器工作原理简介激光器是由工作物质、激励源和谐振腔三部分组成:产生激光的必须条件是能产生粒子数反转,反转后的粒子经过谐振腔,由激发态跃迁回基态,释放能量,形成稳定的激光输出,但工作介质中的原子受到激励源激发后使处在高能级的原子数数目必须大于低能级上的原子数数目,这样增益大于损耗,才能使光的在谐振腔中不断得到增强产生较强的激光。因此合适的激光工作介质和激励源是激光器必不可少的组成部分。不同的工作物质的激发光源波段各异,如今的激光工作介质有固液气和半导体在内的几千种,并涵盖了从真空紫外到远红外的波段,按波段划分的激光器种类大致如下表:激光器波段(λ)常用工作介质远红外激光器25~10 ...
H锁定利用从谐振腔反射出来的光来产生一个误差信号,来对谐振腔的长度或激光器的频率进行微调,从而完成腔长和激光频率的某种匹配,以达到最大限度地实现远距离传输。根据框图简单说一下PDH技术,激光器输出频率为ω的激光,然后经过EOM晶体(electric-optical modulator)电光调制器,对激光光场进行射频电光相位调制,然后将调制后的激光信号经过偏振分束棱镜(PBS)与四分之一波片(λ/4)进入光学腔,然后与光学腔谐振,然后通过反射到达光电探测器,偏振分束棱镜(PBS)与四分之一波片(λ/4)的作用就是让腔反射光进入探测器。然后对反射光信号进行相位解调,得到反射光中的频率失谐信息,产生 ...
。简单来说,谐振腔的带宽会对模式牵引造成影响,它主要取决于镜子的反射率和腔长度。因此,如果由于腔谐振变化导致增益曲线变化而使净增益稍微偏向一侧,则激光波长将沿该方向移动。当激光束照射像电二极管等高速光电探测器时,除了直流功率项外,还有接近c/2L倍数的基差频,以及二阶差频,与c/2L相比,二阶差频的频率相对较低。随着腔长度的变化和激光模式在增益曲线上的漂移,每一种模式的牵引效应都会略有不同。但是,大数之间的微小差异会导致这些二阶项的剧烈变化,不断有模式从增益曲线的一端下降并出现在另一端。二阶差频的幅度远低于基频的幅度,但仍可使用频谱分析仪检测到。要出现这些二阶差频,激光器必须能够同时在至少3个 ...
二极管和光学谐振腔等组成。电流注入式激光二极管会引出2根正负接线,通过注入额定电流,使激光二极管发射出固定波长的激光。然而,由于激光二极管的固有特性,无法用恒压源供电,需要使用稳定的电流供应,才能使激光输出功率保持在一个稳定值。因此,一个稳定可控的恒流源电路,是驱动激光二极管的必要条件。以运算放大器为核心的压控负反馈恒流电路,就是其中一种激光驱动电路。其核心电路如下图。运算放大器负反馈恒流电路有一下两个性质:1.正向输入端3和反向输入端2虚短。即这两端近似看为短路,其电压值相等。2.正向输入端3和反向输入端2断。即这两端的输入端可近似看为断路,即流入这两端的电流为0。3.其输出端口1输出的电流 ...
入到放大器的谐振腔中,这个低功率激光器被称为主激光器(master laser)或者称为种子激光器(seed laser)。如果主激光器和自由运行的从激光器的频率足够接近,主激光器的模式在注入的谐振腔内建立起稳定的振荡,从激光器自由运转的模式则被完全抑制,实现了单模注入锁定。迫使从激光器精确地工作在输入的频率上,噪声相对较小。并且注入的功率越高,主激光器和从激光器谐振之间的允许频率偏移也越大。有必要时可用先对主激光器进行稳频,锁定到外部参考信号,可以进一步对从激光器的线宽压窄。种子注入技术可以达到接近量子限制的强度和相位噪声。MOGLabs ILA注入锁定激光系统提供高达1W的可调谐高相干光辐 ...
路长度的线性谐振腔,这是由于FOPO 输出脉冲的两个交替中心波长的色散调谐。FOPO 的脉冲到脉冲波长切换示例性地显示为固定斯托克斯波长1032.7 nm (图2(一个))。844.9 nm (2152 cm-1 ) 和 846.9 nm (2124 cm-1 )之间的波长切换通过光栅分离FOPO输出的波长并测量两个用两个光电探测器在空间中分离的脉冲序列。由此产生的时间轨迹验证了清晰的脉冲到脉冲波长交替。除了时间分布之外,FOPO 在 845nm 附近的光谱输出是使用光学仪器测量的。频谱分析仪(图2(b)),而斯托克斯脉冲保持在 1032.7nm 波长的中心。这波——长度组合可以访问氘代样品的 ...
光锁定在光学谐振腔的共振频率上,MOGLabs激光器提供了通过如此PDH技术稳频的可能性。图1:PDH产生的典型误差信号PDH技术的优点在于:1)由于F-P腔可以具有极高的Q值,能满足窄线宽激光稳频的要求2)F-P腔几乎能适合各种波长的激光系统,而不是像原子(分子)跃迁谱线中心频率局限在某一特定的波长上 3)由于参考频率是F-P腔的共振频率,腔体的材料和环境温度会影响腔体稳定、因此采用低膨胀系数材料制成腔体,隔离外界震动以减小F-P腔的共振频率漂移。4)通过对激光进行射频调制,避开激光幅度噪声的影响,可以达到散粒噪声的极限。而PDH技术的关键在于F-P腔的设计,根据理想F-P腔的传输,大部分的 ...
试方法和激光谐振腔测试方法等。光谱测量方法中有很多因素会影响透射率和反射率精度,这些因素主要包括:第一,被测样品的口径大小。当样品小于光斑尺寸时,需要采用光阑来限制光束的大小。第二,被测样品楔形角的影响。为减小该因素的影响,可以使光束尽量准直,并且尽量采用大口径的积分球探测器。第三,光线偏振效应。尽量让样品垂直放置,并且加上偏振测试装置。第四,光谱仪的光谱分辨率。选择合适的分辨率,滤光片要求较高的分辨率。第五,空气中某些充分吸收带的影响。比如空气中的二氧化碳吸收,解决措施是样品室里面充氮气。第六,被测样品后表面的影响。测试透过率时不可避免引入后表面的影响,需要通过计算消除这种影响。3.光学相干 ...
(可看做光学谐振腔)。大部分的激光器都是由泵浦源、工作物质和光学谐振腔构成的。光学谐振腔通常由相隔一定距离的两块反射镜组成(一块为全反射面、一块为部分反射面),这样做可以令入射光源在谐振腔内来回振荡,尽可能多地接触工作物质,使工作物内原子受激辐射的概率增大。最终,一束方向性强、亮度高、单色性和相干性好的激光将会从部分反射镜另一端射出。相关文献:《激光原理与应用》(第4版)——陈家璧 彭润玲 ...
激光器自身的谐振腔称为内腔,而激光器的后反射面以及外腔镜所构成的谐振腔称为外腔。外腔镜将部分二极管激光器输出光反馈回内腔,反馈光束会引起激光输出强度振荡,其频率会随着腔长、激光设计以及工作条件而发生变化。正是基于二极管激光器对于光反馈敏感的这个特性,外腔起到了波长选择的作用,使得外腔半导体激光器输出的线宽远小于单个二极管激光器工作时的线宽。并且通过外腔谐振实现选模以及波长的可调谐性能够有效避免温度以及注入电流的变化导致的不稳定性。清华大学柴燕杰等推导出了外腔半导体激光器的线宽表达式,引入外腔反馈因子和Henry线宽增强因子,为了得到较窄的线宽,需增强外腔反馈因子,应选择长外腔长度、高衍射光栅反 ...
光程长。由于谐振腔光程长度不同,两束光的频率将发生变化,在理想情况下,这一频率差(拍频)和环形激光器的转动角速度成正比,这就是Sagnac干涉仪原理。式中,A是光路所包围的面积,L是环形光路的长度。对于一个确定的环形激光器,A,L和λ都是常数,所以Δf和Ω为线性关系。可见,激光陀螺的特点是:可靠性高,寿命长,无旋转部件,结构简单;动态范围宽,启动时间小,功耗小,重量轻等。但是当Ω较小时,激光陀螺会出现“闭锁”,在闭锁区内,Δf对Ω的变化没有反应。出现闭锁的原因是,当Ω较小时,由于正反方向的两束光微弱的背向散射所引起的耦合,可使他们的锁定在同频率上。利用磁光效应(Fraday效应,Kerr效应) ...
放入一个光学谐振腔内可明显地提高效率,这就是光学参量振荡器(OPO)。相位匹配是指在两个或更多频率的光通过晶体传播时固定这些光之间的相对相位。折射率随光的频率而变,因此,随着光子在材料中传播,两个不同折射率的光子之间的相位关系将改变。除非晶体对这些频率进行了相位匹配。为了输入光子进行有效的非线性转换,需要在整个晶体中保持输入光子和输出光子之间的相位关系。如果相位不能匹配,产生光子相互间将以正弦的方式在同相和异相之间变化,限制从晶体中输出光子的数量,如图所示。传统相位匹配要求光在一个特定的方向上在晶体中传输,在这个方向上晶体的自然双折射和输出光的折射率相匹配。尽管这种方式可以实现相位匹配,但是限 ...
同为一体构成谐振腔。只用一个光纤光栅来实现光反馈和波长选择,频率稳定性好,同时避免了稀土掺杂光纤与光栅的溶解损耗。下图为DBR光纤光栅激光器的基本结构示意图。利用一段稀土掺杂光纤和一对相同谐振波长的光纤光栅构成谐振腔,可以实现单纵模工作。同事利用光纤光栅与纵向拉力的关系,采用拉伸光纤光栅的方法可以实现波长的连续可调。可调范围最多可以达到16nm以上。光纤光栅的选频原理如下图所示,靠近泵浦端的FBG1光纤光栅对于泵浦波长具有高透低反的的特性,泵浦光经过FBG1之后进入增益光纤,在增益光纤中形成粒子数反转产生受激发射光。远离泵浦端的光纤光栅FBG2一方面承担对腔内信号激光反馈作用,另一方面腔内信号 ...
反馈回路构成谐振腔之后就可以产生激光震荡。光纤激光器谐振腔的构成一般会有这么几种,第一种是常见的用F-P腔,即法布里-珀罗腔,如下图所示第二种是用激光在光纤上刻写光栅形成光纤光栅作为谐振腔镜,因为是特定周期常数的光栅,对于要形成的激光波长相当于高反镜,而对于泵浦光来说则是完全透过的。那么用两个光纤光栅作为前后腔镜,就可以实现直接光纤输出,并且利用光纤光栅还可以做到单纵模窄线宽输出的激光。您可以通过我们的官方网站了解更多的产品信息,或直接来电咨询4006-888-532。 ...
定场分布称为谐振腔的纵模,而在垂直于腔轴的横截面内的稳定场分布称为谐振腔的横模。常见的动态单纵模激光器有:①短腔激光器,通过缩短腔长加大纵模间隔来实现单纵模工作的。常规结构和工艺的短腔极限在50μm左右,此时尚难避免多纵模出现。腔长为数微米量级的竖直腔面发射激光器则是短腔的重大突破,已可做到毫安级阈值电流并能动态单纵模工作。②复合腔激光器,通过外腔、腐蚀腔或解理耦合腔实现纵模选择。③具有光栅反馈的激光器,它是通过腔内的周期性折射率变化来实现光反馈的。当光栅置于有源区内时,称为分布反馈(DFB)半导体激光器;当光栅置于有源区外时,称为布拉格反射(DBR)半导体激光器。常见的单纵模的选频方法主要有 ...
描述了激光器谐振腔的品质,其值可由以下公式计算获得:Q=2πv0W/(δWc/nL)=2πnL/δλ0其中W为腔内存储的能量,δ表示光波在谐振腔中的单程损耗,n为折射率,L为腔长,λ0=c/v0为真空中的波长。可见Q值与损耗因子δ成反比。调Q即改变谐振腔的损耗因子,比较常见的有控制反射损耗的电光调Q,控制衍射损耗的声光调Q和控制吸收损耗的可饱和吸收体调Q。电光调Q技术:电光调Q技术的原理是普克尔斯(Pockels)效应——即一级电光效应,电光晶体的双折射效应与外加电场强度成正比,偏振光经过电光晶体后,偏振面旋转的角度与晶体长度和两侧所加电压的乘积成正比。电光调Q激光器的原理图如下所示:目前普遍 ...
正器置于激光谐振腔内,用来校正谐振腔的静态和动态像差,使激光谐振腔保持正确的谐振条件,改善激光的光强和相位分布,提高输出功率;腔外自适应光学技术是将波前校正器置于激光谐振腔外,利用波前补偿的原理改善激光器输出光束的相位分布,以达到提高远场能量集中度的目的。腔内自适应光学校正相对来说技术更为复杂,因为激光腔内模式的产生过程本身就很复杂,需要进行数值仿真来迭代分析。早在1980年代,就有一系列的针对非稳腔CO2 激光器进行校正的理论分析和实验结果,但实验结果表明,很难取得良好的校正效果而往往只能校正少量的人工引入的误差。90 年代以后,俄罗斯科研人员针对Nd:YAG 激光在开展校正工作,Chere ...
定激光频率至谐振腔或者原子迁跃。通过使用“锁定辅助”功能,用户可以自定义分阶段锁定步骤来快速锁定到误差信自定义来快速锁定到误差信号解调后的零交叉点。Moku: Go将是市面上集成度与性价比极高的一体化激光稳频解决方案。主要参数-本振频率:1 mHz - 20 MHz-扫描频率:最高可达10 MHz-有限脉冲响应低通滤波器的截止频率(转折频率): 260.1 Hz - 3.516 MHz (二阶或者四阶)-解调频率:1 mHz - 30 MHz-积分器交叉频率:312.5 mHz - 31.25 kHz, 988.2 mHz - 9.882 MHz (双积分器)-超快速的数据采集:快照模式最高至 ...
陶瓷锁定激光谐振腔的设备。该装置集成了以下模块:输入信号处理、锁相放大器、双通道PID调节器、扫描调节器、搜索逻辑电路、输出放大器、Monitor输出。原理框图核心技术参数:Signal inputVoltage range+、- 1.0V (fast input) -10.0-10.0V(slow input)Bandwidth300KHzSampling Rate2.5 MSps(fast input) 200kSps(slow input)OutputsVoltage range10.0-10.0 V (LV) 0-150V (HV)Sampling Rate2.5MSpsLock-i ...
专利技术,将谐振腔被集成为一个体积小,损耗率极低的光学组件。自对准谐振腔技术保证了LMX系列单纵模激光器的谐振腔长时间的可靠性,温度稳定性及对对机械震动的不敏感性.其532nm单纵模激光器线宽远小于1MHZ,功率稳定性±1%(如有要求可达0.5%),光束质量小于1.1,功率至高可达2w。可应用于拉曼检测、干涉测量、全息存储、生物检测、共聚焦显微、材料分析等领域性价比极高的产品!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国内知名光电产品专业代理商,代理品牌均处于相关领域的发展前沿;产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等,涉及应用领域 ...
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