由于激光器会出现各种激光噪声,在这个应用中可能是有害,因此需要来使用抑制噪声和稳定某些激光器参数的技术。当然这有主动和被动稳定方案,正如下文所讨论的那样:
主动激光稳定系统
主动稳定方案通常涉及某种电子反馈(或有时是前馈式)系统,其中的一些参数波动被转换成电子信号,然后用某种形式用于激光器,例如:
- 激光器的输出功率如图 1 所示的方案来稳定。激光功率由光电二极管来监控,并通过控制泵浦功率或激光谐振腔内外的损耗进行校正。并通过这种方式,可以减少开机后的尖峰信号和稳态条件下的强度噪声。
请注意:通过输出光束而不是激光器本身来降低强度噪声。
- 在光频率上单频激光器上,有一个线路的频率梳从锁模激光器,就可以通过谐振器长度来控制稳定。反馈信号时可以通过用第二个激光器记录来获得,通过测量在非常稳定的参考腔或是另一种干涉仪上传输或反射的功率,或测量气室的传输(例如碘池),就会使用无多普勒激光吸收光谱. 使用参考腔生成误差信号的常用技术是激光锁屏原理的方法 [3, 4],它的使用是发送到参考腔的光弱相位调制。不需要这种调制方案的是 Hänsch-Couillaud [2];另一种方法是倾斜锁定,这利用了空间模式干扰 [15, 29]技术。
- 锁模激光器的载波包络偏移相位或频率的稳定性(CEO 稳定性)如:使用f− 2 f干涉仪的相位测量和通过激光谐振腔中的某些楔形或倾斜镜进行反馈,这种稳定性对于频率计量是很十分重要的。
- 锁模激光器的脉冲时序(→时序抖动)可以通过比较光电二极管信号和电子参考振荡器的相位来监测,并通过腔长的控制来稳定激光器。
- 通过光束位置测量(如使用四象限光电二极管)和压电控制的谐振器反射镜进行校正,这可以稳定输出光束的指向方向。
使用这种有源系统实现的稳定性取决于诸如光电检测噪声、控制元件的带宽、反馈电子装置的设计以及参考标准(如:光学参考腔)的稳定性等因素。
被动激光稳定系统
无源方案不涉及电子设备器件,这完全是光学效应,比如:
- 通过来自稳定参考腔的光学反馈来稳定激光器的频率。(这也被认为是使用扩展的激光谐振腔,这是一种复合腔。)
- 同步两个锁模激光器是能够交叉相位调制在克尔介质,其中两个激光器的腔内脉冲是被满足的。
还可以通过注入锁定来稳定激光器的光频,就是从另一台激光器注入有高度稳定光频的光束。
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