在精密測量以及量子技術(shù)等應(yīng)用領(lǐng)域，對于激光器的穩(wěn)頻鎖相有較高的要求纺荧。自由運(yùn)轉(zhuǎn)的外腔半導(dǎo)體激光器由于溫度旭愧、機(jī)械振動等因素影響，其輸出的光的頻率往往或多或少存在漂移宙暇，使得這些自由運(yùn)轉(zhuǎn)的激光很難運(yùn)用于精密光譜输枯、原子干涉等，必須對其穩(wěn)頻控制占贫。
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外腔半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻控制方式
在精密測量以及量子技術(shù)等應(yīng)用領(lǐng)域桃熄，對于激光器的穩(wěn)頻鎖相有較高的要求。自由運(yùn)轉(zhuǎn)的外腔半導(dǎo)體激光器由于溫度型奥、機(jī)械振動等因素影響瞳收，其輸出的光的頻率往往或多或少存在漂移，使得這些自由運(yùn)轉(zhuǎn)的激光很難運(yùn)用于精密光譜厢汹、原子干涉等螟深，必須對其穩(wěn)頻控制。
一般的外腔半導(dǎo)體激光器往往會存在三種頻率控制方式：
LD溫度
LD的溫度影響半導(dǎo)體的增益輪廓和內(nèi)腔模式頻譜漂移烫葬，主要是溫度變化造成介質(zhì)中載流子濃度變化界弧，以及吸收因子變化，此外溫度還會影響內(nèi)部FP腔的參數(shù)厘灼。溫度對LD輸出頻率影響非常大夹纫，如用于數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用（CR-R刻錄機(jī)）的典型AlGaAs二極管在25℃時的標(biāo)稱波長為λ=784nm，dλ/dT斜率為-0.3nm/℃设凹。LD的溫度一般由反饋式溫控系統(tǒng)控制舰讹，而且導(dǎo)熱材料溫度變化一般較慢。正因?yàn)闇囟日{(diào)制的靈敏度太高闪朱，容易失調(diào)月匣，并且相應(yīng)速度較慢钻洒，在激光器中一般只保持穩(wěn)定。如MOGLabs的外腔半導(dǎo)體激光器采用TEC溫控锄开，并內(nèi)置溫度傳感器素标，可以將溫度穩(wěn)定在±1mK（根據(jù)控制器）。
PZT電壓
在外腔反饋激光器中萍悴，使用PZT（壓電陶瓷）控制光柵的旋轉(zhuǎn)头遭，從而控制激光輸出的波長。小信號調(diào)制電壓可以加在PZT上癣诱，調(diào)制激光輸出頻率计维，調(diào)制頻率可到達(dá)KHz量級。而MOGLabs還有新型的“cateye”（貓眼式）ECDL撕予，采用貓眼式反射鏡以及超窄帶寬濾波器組合替代Littrow或Littman結(jié)構(gòu)中的光柵決定輸出波長鲫惶，在這里PZT主要控制外腔的腔長，同樣起到調(diào)諧波長的作用实抡。
Littrow和Littman-Metcalf配置的可調(diào)諧外腔二極管激光器
cateye外腔二極管激光器（ECDL）原理圖
LD電流
LD電流主要影響峰值增益欠母，不同的電流對應(yīng)不同的峰值增益，峰值增益又和頻率對應(yīng)吆寨，而激光器一般就工作在峰值增益點(diǎn)赏淌。電流調(diào)制影響的是內(nèi)部載流子濃度，響應(yīng)速度非衬穹希快猜敢。電流調(diào)制在所有三個接口中是z快的，可以到達(dá)MHz的量級盒延。
部分高端激光器自帶穩(wěn)頻控制系統(tǒng)，如MOGLabs的外腔半導(dǎo)體激光器鼠冕，其控制器除了提供溫度穩(wěn)定之外添寺，還有調(diào)諧掃描穩(wěn)頻的功能，可以通過PZT電壓（慢速）和二極管電流（快速）懈费，將激光器的頻率穩(wěn)定在參考頻率之上计露。而對于其他激光器，德國TEM Messtechnik公司提供了通用激光穩(wěn)頻器LaseLock可以對半導(dǎo)體激光器憎乙，染料激光器票罐，Ti:Sa激光器或者光學(xué)諧振腔提供緊湊獨(dú)立的鎖定設(shè)備。根據(jù)選配的驅(qū)動器泞边，LaseLock提供了多種調(diào)諧激光器的接口该押，包括TEC溫控，二極管電流阵谚，壓電的制動器的高電壓放大器蚕礼，以及對于部分配置于Littman型ECDL中調(diào)整閃耀光柵入射角的掃描振鏡烟具，LaseLock也提供了高電流放大器。
上圖是LaseLock用于外腔半導(dǎo)體激光器在原子吸收線上的頻率穩(wěn)定的示意圖奠蹬，可以看到其中的使用了原子蒸汽池提供頻率參考朝聋。TEM同樣也提供了完整的消多普勒展寬的飽和吸收穩(wěn)頻模塊CoSy（內(nèi)置PD，填充Rb囤躁，Cs冀痕，K），搭配LaseLock或其他調(diào)諧模塊狸演，可以實(shí)現(xiàn)激光器頻率線寬低于1MHz金度。此外TEM還提供了多種誤差信號的生成設(shè)備，如miniPDH以滿足您的各項(xiàng)需求严沥。
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參考文獻(xiàn)
[1]陶天炯.激光穩(wěn)頻鎖相研究[D].浙江大學(xué),2010.
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