本文關(guān)鍵詞：超窄線寬PDH穩(wěn)頻技術(shù)中的剩余幅度調(diào)制（RAM）抑制

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【摘要】：在許多精密研究領(lǐng)域,如高分辨率激光光譜、光學(xué)頻率梳、引力波探測等,對穩(wěn)頻激光的穩(wěn)定度和線寬要求較高,尤其是在鍶原子光鐘的研究中,對探測激光的線寬及穩(wěn)定度的要求極高,實驗中要盡可能地提高激光的頻率穩(wěn)定度,降低激光的線寬。Pound-Drever-Hall(PDH)穩(wěn)頻技術(shù)是一種將激光頻率鎖定在高精細度F-P腔的諧振頻率的主動穩(wěn)頻技術(shù),是獲得超窄線寬穩(wěn)頻激光的有效技術(shù)之一。在PDH穩(wěn)頻技術(shù)中,剩余幅度調(diào)制(RAM)的存在限制了激光頻率穩(wěn)定度的進一步提升。本文重點圍繞RAM的形成機理、影響RAM大小及變化的參數(shù)和RAM噪聲的主動抑制進行研究。本文首先詳細介紹了PDH穩(wěn)頻技術(shù)的原理,從理論上分析了F-P腔反射光的幅頻特性、相頻特性以及PDH誤差信號。討論了F-P腔的技術(shù)參數(shù),以及各個參數(shù)對F-P腔的影響。基于PDH穩(wěn)頻技術(shù)原理搭建了一套實驗系統(tǒng),將外腔半導(dǎo)體激光器的輸出頻率鎖定在F-P腔的諧振頻率上,并討論了實驗中監(jiān)測到的剩余幅度調(diào)制信號對PDH穩(wěn)頻技術(shù)的影響。討論了RAM的產(chǎn)生機理,分析了影響RAM的各個參數(shù),并搭建了一套RAM信號監(jiān)測系統(tǒng)對影響RAM的參數(shù)加以驗證,為本文后續(xù)的理論和實驗提供參考。介紹了多頻率合成主動抑制剩余幅度調(diào)制噪聲的理論,搭建了一套剩余幅度調(diào)制噪聲主動抑制實驗系統(tǒng),利用寬帶波導(dǎo)型電光調(diào)制器可以施加多個頻率射頻信號的特性,通過三個頻率的合成,在激光載波上調(diào)制出三對邊帶,利用這三對邊帶某一側(cè)的三個頻率信號進行PDH頻率鎖定實驗,通過調(diào)整其中某一個頻率信號的相位,可以實現(xiàn)對頻率鎖定誤差信號基線的調(diào)整。頻率鎖定系統(tǒng)中的剩余幅度調(diào)制噪聲同樣造成誤差信號基線的漂移,通過主動控制系統(tǒng)反饋控制調(diào)制頻率信號的相位,實現(xiàn)了對剩余幅度調(diào)制噪聲的抑制,抑制程度達到30 dB以上,并有效地抑制了剩余幅度調(diào)制噪聲的漂移。
【關(guān)鍵詞】：Pound-Drever-Hall穩(wěn)頻 剩余幅度調(diào)制 電光晶體
【學(xué)位授予單位】：中國計量大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN24
【目錄】：

• 致謝6-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 1 緒論16-32
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 影響激光頻率的因素17-19
• 1.2.1 溫度變化17-18
• 1.2.2 機械振動18
• 1.2.3 磁場影響18-19
• 1.3 描述激光頻率的穩(wěn)定性19
• 1.4 激光的線寬19-23
• 1.4.1 均勻增寬20-22
• 1.4.2 非均勻增寬22-23
• 1.5 EOM中的剩余幅度調(diào)制23-24
• 1.6 國內(nèi)外實驗室對RAM的抑制工作24-26
• 1.7 主動穩(wěn)頻法和被動穩(wěn)頻法26-30
• 1.7.1 鎖定到原子躍遷中心頻率27-28
• 1.7.2 鎖定到分子或原子的吸收線28-30
• 1.7.3 鎖定到光學(xué)諧振腔的諧振頻率30
• 1.8 論文主要內(nèi)容介紹30-32
• 2 Pound-Drever-Hall（PDH）穩(wěn)頻技術(shù)32-45
• 2.1 PDH穩(wěn)頻技術(shù)原理32-36
• 2.2 F-P腔的技術(shù)參數(shù)36-37
• 2.2.1 自由光譜范圍36
• 2.2.2 F-P腔的線寬36-37
• 2.2.3 精細度37
• 2.2.4 Q值37
• 2.3 影響F-P腔腔長的因素37-38
• 2.3.1 溫度起伏37-38
• 2.3.2 振動38
• 2.3.3 折射率的變化38
• 2.4 利用PDH穩(wěn)頻系統(tǒng)鎖定 689 nm單模激光頻率38-44
• 2.4.1 實驗裝置39-40
• 2.4.2 實驗參數(shù)和鎖定結(jié)果40-44
• 2.5 剩余幅度調(diào)制對PDH穩(wěn)頻的影響44
• 2.6 小結(jié)44-45
• 3 EOM中的剩余幅度調(diào)制45-69
• 3.1 電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)45-51
• 3.2 剩余幅度調(diào)制產(chǎn)生的原因分析51-53
• 3.3 影響剩余幅度調(diào)制的參數(shù)53-68
• 3.3.1 類F-P效應(yīng)58-59
• 3.3.2 光電探測器接收的光斑大小59-61
• 3.3.3 激光入射EOM的角度61-62
• 3.3.4 EOM的溫度62-65
• 3.3.5 振動65-68
• 3.4 小結(jié)68-69
• 4 主動抑制剩余幅度調(diào)制研究69-77
• 4.1 理論分析69-71
• 4.2 主動式RAM噪聲伺服控制系統(tǒng)71-75
• 4.2.1 實驗裝置72-73
• 4.2.2 實驗結(jié)果73-75
• 4.3 實驗結(jié)論75
• 4.4 小結(jié)75-77
• 5 總結(jié)與展望77-79
• 5.1 本論文工作總結(jié)77-78
• 5.2 展望78-79
• 參考文獻79-83
• 作者簡歷83

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本文編號：991983