基于声光偏频法的无调制激光稳频技术的研究

摘要

高稳定的半导体激光器在光纤通信、高分辨光谱学、量子计量学及激光冷却与俘获等领域有着广泛的应用，随着光纤密集波分复用系统的快速发展，要求1.5μm波段的激光光源具有更高的频率稳定度。本文提出了一种基于分子吸收线的无调制锁频方案，利用声光调制器的频移特性，实现了将光纤光栅外腔半导体激光器的频率锁定在乙炔吸收峰的中心频率上。
　　论文主要在以下几个方面作了研究：
　　首先，研究了激光频率稳定的基本原理与几种常见的方法，重点分析了基于分子吸收线的声光偏频的无调制锁频方法的基本原理，阐述了谱线展宽机制以及吸收气体分子的选择。
　　其次，设计了完整的基于声光偏频法的激光频率锁定系统。详细介绍了光纤光栅外腔半导体激光器的工作原理，并分析了光纤光栅的作用，重点阐述了声光调制器的移频特性，研究了适合系统的气体吸收室，并简要介绍系统中的光学器件和电学器件，即光学隔离器、光电探测器、前置放大器，差分放大器以及PID控制，重点研究了如何利用计算机实现对系统中的误差信号的PID控制。
　　最后，通过仿真分析了温度、腔长、注入电流对光纤光栅外腔半导体激光器稳定性的影响，对实验系统进行了调试，给出了频率锁定前后的频率起伏谱图并对实验结果进行分析，实验结果表明，锁定后的激光频率起伏得到明显的抑制。

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第1章 绪论

1.1 半导体激光器概述

1.2 激光稳频技术的国内外研究现状

1.3 激光频率稳定的主要方法

1.4 本论文的研究目的和主要内容

第2章 基于分子吸收线的无调制激光稳频原理

2.1 激光稳频原理

2.2 基于分子吸收线的声光偏频的无调制稳频理论

2.3 本章小结

第3章 无调制锁频系统的设计

3.1 锁频系统框图及原理

3.2 光纤光栅外腔半导体激光器的设计

3.3 光学器件

3.4 气室的设计

3.5 检测器件设计

3.6 本章小结

第4章 无调制锁频系统的实验与分析

4.1 光纤光栅外腔半导体激光器不稳定性分析

4.2 激光频率锁定实验结果与分析

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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