提高ECDL扫频线性度的高效迭代算法

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作者 郭佳奇 李鲲 +2 位作者 曹杰 李晶晶 梁亚峰 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第3期575-582,共8页

针对调频连续波激光雷达扫频线性度较差的问题,提出一种适用于压电陶瓷外腔的可调谐外腔半导体激光(external cavity diode laser,ECDL)的高效率线性化预调制修正方法。基于体光栅反馈的ECDL模型和压电陶瓷迟滞特性,设计了符合压电陶瓷... 针对调频连续波激光雷达扫频线性度较差的问题,提出一种适用于压电陶瓷外腔的可调谐外腔半导体激光(external cavity diode laser,ECDL)的高效率线性化预调制修正方法。基于体光栅反馈的ECDL模型和压电陶瓷迟滞特性,设计了符合压电陶瓷偏置器(piezoelectric ceramics,PZT)物理性质的迭代控制算法,实现了ECDL高线性度扫频激光输出。该激光系统能够实现在60 kHz的重频条件下,输出扫频带宽为1.1 GHz的线性扫频,残余非线性达到10-7,并且通过实验验证了在80 m的距离下厘米级的测量精度,在3 km的距离下实现米级测量精度。结果表明,该算法可以有效解决压电陶瓷偏置器的ECDL的线性化修正问题。 展开更多

关键词 调频连续波 ecdl 压电陶瓷 控制算法

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基于离轴与非离轴的外腔谱合成研究进展

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作者 丁健 张迪 +6 位作者 何天浚 邹林 牛文泽 乐文冉 谭镇坤 张珺瑚 占生宝 《激光与红外》 北大核心 2025年第3期323-330,共8页

谱合成是一种将多个不同波长的激光束合成以实现高功率激光输出的方法。鉴于当前半导体激光器外腔谱合成的研究现状,本文以非离轴、离轴谱合成为线索,综述了各方案的研究进展;总结了各种方法的设计思路;分析了各方案在提升功率与光束质... 谱合成是一种将多个不同波长的激光束合成以实现高功率激光输出的方法。鉴于当前半导体激光器外腔谱合成的研究现状,本文以非离轴、离轴谱合成为线索,综述了各方案的研究进展;总结了各种方法的设计思路;分析了各方案在提升功率与光束质量方面的优势;并展望了谱合成在提升光束性能方面可能的发展趋势。 展开更多

关键词 半导体激光器 外腔 谱合成 非离轴 离轴

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窄线宽外腔半导体激光器研究进展 被引量：1

3

作者 秦晓敏 史田田 +2 位作者 王志洋 史航博 陈景标 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期63-78,共16页

窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光... 窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光器,分析各类激光器的基本结构与选频机制、介绍各自的优缺点以及国内外研究进展。其中,前三类激光器采用非量子器件进行频率选择,而法拉第激光器利用共振法拉第旋光效应选频,输出波长直接对应原子跃迁谱线,对激光二极管的电流与温度变化具有良好的鲁棒性。随后介绍外腔半导体激光器的应用情况,尤其是在精密测量领域中的典型应用。最后总结并展望窄线宽外腔半导体激光器的未来发展方向。 展开更多

关键词 外腔半导体激光器 法拉第激光器 窄线宽 精密测量 外腔选频器件。

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基于1.6μm甲烷气体吸收线的半导体激光器频率稳定性分析 被引量：8

4

作者 董磊 马维光 +2 位作者 尹王保 李昌勇 贾锁堂 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期489-492,共4页

利用波长调制技术以及数字PI控制器将外腔二极管激光器(ECDL)稳定到1. 6μm处的甲烷气体吸收线上 稳定后的激光频率波动小于5. 6MHz,相对于自由运转时的160MHz有了很大提高, 而误差信号的Allan方差均方根(即稳定度)在平均积分时间为64s... 利用波长调制技术以及数字PI控制器将外腔二极管激光器(ECDL)稳定到1. 6μm处的甲烷气体吸收线上 稳定后的激光频率波动小于5. 6MHz,相对于自由运转时的160MHz有了很大提高, 而误差信号的Allan方差均方根(即稳定度)在平均积分时间为64s时达到最小值1. 66×10-11 从理论上定性分析了频率稳定度受到的各种限制因素,最后得出本实验中频率稳定度主要受频率调制和探测器噪声限制的结论,同时给出了提高频率稳定度的方法 展开更多

关键词 激光稳频 波长调制 外腔二极管激光器 数字PI控制

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半导体泵浦铯蒸气实现激光输出 被引量：11

5

作者 李志永 谭荣清 +1 位作者 黄伟 徐程 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期3-4,共2页

采用线宽0.26nm的Littrow外腔巴条半导体激光器泵浦增益长度8mm缓冲气体为80kPa甲烷的铯(Cs)蒸气室,在Cs蒸气室温度120℃时,我们获得了394mW的894.6nm线偏振Cs蒸气激光,光光效率7.4%,斜率效率11.2%,阈值功率为1.72W。

关键词 半导体泵浦碱金属蒸气激光器 Cs蒸气激光器 Littrow外腔

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外腔锁相二极管激光列阵超模的阈值分析 被引量：7

6

作者 陆丹 高松 +2 位作者 陈建国 林晓东 严地勇 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期14-16,共3页

利用耦合矩阵本征值求得了外腔锁相二极管激光列阵的各阶超模所应满足的阈值条件 ,研究了激光器前端面剩余反射和外腔长度对各阶超模阈值增益的影响。在无剩余反射的理想情况下 ,阈值增益曲线随外腔长度变化缓慢 ,从而可以通过选择外腔... 利用耦合矩阵本征值求得了外腔锁相二极管激光列阵的各阶超模所应满足的阈值条件 ,研究了激光器前端面剩余反射和外腔长度对各阶超模阈值增益的影响。在无剩余反射的理想情况下 ,阈值增益曲线随外腔长度变化缓慢 ,从而可以通过选择外腔长度使DLA稳定运行在最高阶或最低阶超模 ;在有剩余反射时 。 展开更多

关键词 外腔锁相 二极管激光列阵 超模 阈值增益 耦合矩阵本征值

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基于光纤光栅外腔激光器的全光波长转换器的阈值转换特性 被引量：6

7

作者 马军山 耿健新 +1 位作者 陈高庭 方祖捷 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第8期981-984,共4页

使用半导体激活介质的增益饱和效应 ,描述了激光器型全光波长转换器波长转换机制及其阈值转换特性 .实验研究了基于光纤光栅外腔半导体激光器的全光波长转换器的阈值转换特性 ,结果表明以此器件作为波长转换器可以将信号的消光比由 5d ... 使用半导体激活介质的增益饱和效应 ,描述了激光器型全光波长转换器波长转换机制及其阈值转换特性 .实验研究了基于光纤光栅外腔半导体激光器的全光波长转换器的阈值转换特性 ,结果表明以此器件作为波长转换器可以将信号的消光比由 5d B提高到 3 0 d B,并可将信号的强度起伏抑制到 0 d B,可实现部分信号数字再生功能 . 展开更多

关键词 全光波长转换 外腔激光器 增益饱和 阈值转换 光纤光栅 WDM 强度起伏

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光纤光栅外腔半导体激光器波长调谐方法研究 被引量：6

8

作者 金杰 欧阳丽霞 +1 位作者 张妍 李彬 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期437-440,共4页

可调谐光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)激射波长由光纤光栅布喇格波长决定,调谐光纤光栅布喇格波长可以改变激光器的激射波长。重点介绍采用轴向应力、径向应力和温度对光纤光栅布喇格波长的调谐。布喇格中心波长的偏移与轴向应力、... 可调谐光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)激射波长由光纤光栅布喇格波长决定,调谐光纤光栅布喇格波长可以改变激光器的激射波长。重点介绍采用轴向应力、径向应力和温度对光纤光栅布喇格波长的调谐。布喇格中心波长的偏移与轴向应力、径向应力和温度等变化量均呈极好的线性比例关系,且在较大的测量范围内一直保持线性关系。详细说明了光纤光栅外腔半导体激光器采用这三种方法调谐时的特点、适用范围,并对它们的性能进行了比较,给出在不同条件下适合的调谐方法。 展开更多

关键词 光纤光栅 调谐 外腔半导体激光器

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半导体泵浦铷蒸气激光实现线偏振基模输出 被引量：8

9

作者 徐程 谭荣清 +1 位作者 李志永 李琳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2269-2270,共2页

采用2400l/mm的平面光栅搭建Littrow外腔压窄半导体激光器输出激光线宽,获得中心波长可调的线宽0.16nm的半导体激光作为铷蒸气激光的泵浦源。实验中,使用斩波器将泵浦光变为脉宽1ms,重复频率100Hz的重复脉冲形式,聚焦进长度为8mm的铷蒸... 采用2400l/mm的平面光栅搭建Littrow外腔压窄半导体激光器输出激光线宽,获得中心波长可调的线宽0.16nm的半导体激光作为铷蒸气激光的泵浦源。实验中,使用斩波器将泵浦光变为脉宽1ms,重复频率100Hz的重复脉冲形式,聚焦进长度为8mm的铷蒸气泡,泡内充入79kPa甲烷作为缓冲气体。进入铷蒸气泡的泵浦光峰值功率为1.84W时,控制铷泡温度在125℃,获得了峰值功率17.5mW的基模线偏振铷激光输出。 展开更多

关键词 半导体泵浦碱金属蒸气激光器 铷蒸气激光器 Littrow外腔

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新型长距离无导轨激光干涉仪 被引量：3

10

作者 邵宏伟 方占军 +5 位作者 王强 孟飞 卢明臻 邹玲丁 沈雪萍 崔建军 《计量学报》 CSCD 北大核心 2007年第2期110-113,共4页

外腔半导体激光的线宽小于100kHz，干涉相干距约为1000m，波长可调节范围超过100nm（1495—1645nm），应用上述二项特性，通过改变波长（频率）测得任意点到仪器的距离（不需要在测量计数时移动反光镜）。其测量距离大于100m，分辨率可... 外腔半导体激光的线宽小于100kHz，干涉相干距约为1000m，波长可调节范围超过100nm（1495—1645nm），应用上述二项特性，通过改变波长（频率）测得任意点到仪器的距离（不需要在测量计数时移动反光镜）。其测量距离大于100m，分辨率可以优于3nm，不确定度可以达到2．5×10^-6L，达到工程测量对测长仪器的要求。为提高测量不确定度，还可以使用2个或2个以上特定波长，通过小数重合法，更精确测得与被测点的距离，不确定度可以达到5×10^-7L。其优点是：测量时无需导轨移动测量镜（对比双频激光干涉仪）、可以挡光进行间断测量（对比激光跟踪仪）、测量不确定度和分辨率精度指标高（对比激光测距仪）。可以为尺寸大、形状复杂的几何物件和大型建筑物、基线场等精密测量提供十分有效的方法和工具。 展开更多

关键词 计量学 无导轨激光干涉仪 外腔半导体激光 不确定度 小数重合法

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基于外腔反馈二极管线阵列的smile效应测量方法 被引量：4

11

作者 李景 曹银花 +6 位作者 刘友强 许商瑞 秦文斌 邱运涛 姚磊 曾小迪 王智勇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1302-1306,共5页

采用外建激光谐振腔,在低于原芯片阈值的电流激励下对LDA的每个发光点进行单独测量,从而分析整个半导体激光阵列(LDA)的smile效应。实验中利用镀膜反射率大于半导体前腔面的外腔镜形成外腔半导体激光器。在外腔中插入曲面平行于p-n结的... 采用外建激光谐振腔,在低于原芯片阈值的电流激励下对LDA的每个发光点进行单独测量,从而分析整个半导体激光阵列(LDA)的smile效应。实验中利用镀膜反射率大于半导体前腔面的外腔镜形成外腔半导体激光器。在外腔中插入曲面平行于p-n结的柱面镜,使只在光轴上的发光点与外腔镜形成外腔激光器,降低该发光点的激光阈值,从而使其在正常的阈值以下的电流激励下输出激光,在平行于p-n结的方向移动柱面镜,可以逐个对半导体激光器中的发光点进行选择测量,从而获得LDA smile效应的测量值。测量中的低电流激励产生的热量对芯片寿命没有影响,对LDA的发光点的单个测量也避免了其他发光点对CCD的影响。 展开更多

关键词 半导体激光器 外腔反馈 smile效应

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碱蒸气激光半导体泵浦源谱宽压窄 被引量：3

12

作者 李元栋 王红岩 +2 位作者 杨子宁 华卫红 于金标 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2301-2304,共4页

笑脸效应严重制约大功率半导体激光器输出谱宽压窄。为避免笑脸效应,以中心波长780nm单宽面源大功率半导体激光器为研究对象,利用利特曼外腔结构,优化外腔参数,在激光器自由运转19W时,获得11.5W、外腔效率达61%的窄线宽输出。将窄线宽... 笑脸效应严重制约大功率半导体激光器输出谱宽压窄。为避免笑脸效应,以中心波长780nm单宽面源大功率半导体激光器为研究对象,利用利特曼外腔结构,优化外腔参数,在激光器自由运转19W时,获得11.5W、外腔效率达61%的窄线宽输出。将窄线宽输出激光通过长25cm,80kPa乙烷、110℃的铷池,96.7%的泵浦光被吸收,通过与理论模型对比,推断半导体激光器的输出谱宽为15GHz(0.03nm)。 展开更多

关键词 碱金属蒸气激光器 大功率半导体激光器 利特曼外腔 谱宽压窄

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半导体激光器与光纤光栅对接耦合研究(英文) 被引量：12

13

作者 徐庆扬 陈少武 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期1-5,共5页

半导体激光器管芯与光纤光栅的对接耦合对光纤光栅外腔激光器的特性起到关键作用。利用散射矩阵分析了激光器管芯与光纤光栅外腔的对接耦合 ,发现对接的距离以及对接的耦合效率决定了光纤光栅外腔激光器的性能。在强反馈情况下 ,激射波... 半导体激光器管芯与光纤光栅的对接耦合对光纤光栅外腔激光器的特性起到关键作用。利用散射矩阵分析了激光器管芯与光纤光栅外腔的对接耦合 ,发现对接的距离以及对接的耦合效率决定了光纤光栅外腔激光器的性能。在强反馈情况下 ,激射波长在光纤光栅外腔有效反射率决定的布喇格波长内随对接耦合距离周期性的变化 ,对弱反馈情况则有些不同。同时对比了两种情况的边模抑制比。 展开更多

关键词 光纤光栅 外腔激光器 对接耦合 边模抑制比 激射波长

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改善外腔半导体激光器调谐特性的新方法 被引量：5

14

作者 徐惠真 邱怡申 徐斌 《应用光学》 CAS CSCD 2008年第6期975-977,共3页

基于原有的Littman结构外腔半导体激光器，提出采用一种新的光学方法来实现波长调谐。该方法采用了包含一个旋转楔形棱镜的“光杠杆”系统来降低调谐的机械要求，提高波长选择精度。通过选择不同的楔形棱镜顶角和光线入射角，机械要求... 基于原有的Littman结构外腔半导体激光器，提出采用一种新的光学方法来实现波长调谐。该方法采用了包含一个旋转楔形棱镜的“光杠杆”系统来降低调谐的机械要求，提高波长选择精度。通过选择不同的楔形棱镜顶角和光线入射角，机械要求可以降低1～2个数量级，波长选择精度也得到相同量级的提高。该方法使Littman结构外腔半导体激光器的调谐特性得到极大的改善，并大大降低了震动的敏感性。 展开更多

关键词 外腔半导体激光器 波长调谐 闪耀光栅

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超辐射发光二极管的应用 被引量：11

15

作者 王佐才 吕雪芹 +1 位作者 金鹏 王占国 《红外技术》 CSCD 北大核心 2010年第5期297-303,共7页

超辐射发光二极管(superluminescent diode简称SLD)具有光谱宽、功率大等优点。作为一种特殊光源,SLD已经被广泛应用。简要介绍了SLD的主要特征、主要表征参数和发展现状,详细阐述了SLD在干涉式光纤陀螺仪、光学相干断层成像技术、波分... 超辐射发光二极管(superluminescent diode简称SLD)具有光谱宽、功率大等优点。作为一种特殊光源,SLD已经被广泛应用。简要介绍了SLD的主要特征、主要表征参数和发展现状,详细阐述了SLD在干涉式光纤陀螺仪、光学相干断层成像技术、波分复用技术、光时域反射仪、可调谐外腔激光器、光纤传感器和光纤测试等领域中的应用。 展开更多

关键词 超辐射发光管 干涉式光纤陀螺仪 光学相干断层成像技术 波分复用 光时域反射仪 可调谐外腔激光器

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894nm外腔半导体激光器 被引量：5

16

作者 黄凯凯 李楠 陆璇辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期2129-2133,共5页

介绍了一种基于Littrow结构的894 nm外腔半导体激光器的设计原理,给出了光栅转轴的优化点计算,分析了无跳模范围和实际转轴位置的关系,指出了实际光栅转轴点的合理位置。针对铯原子激光抽运磁力仪的应用要求,通过外腔的选频功能,以及低... 介绍了一种基于Littrow结构的894 nm外腔半导体激光器的设计原理,给出了光栅转轴的优化点计算,分析了无跳模范围和实际转轴位置的关系,指出了实际光栅转轴点的合理位置。针对铯原子激光抽运磁力仪的应用要求,通过外腔的选频功能,以及低噪声激光电流源、低温漂温控器和低噪声压电陶瓷驱动器,实现了自由运转波长为904 nm的激光管调谐到894 nm的单模运转,连续无跳模范围在3GHz以上。共焦FP腔的观测表明,外腔半导体激光器对自由运转激光管的线宽进行了有效压窄。搭建了饱和吸收谱装置,成功观测到了Cs原子D1线的F=3->F′=3,4和F=4->F′=3,4两套饱和吸收谱线。 展开更多

关键词 外腔半导体激光器 铯D1线 饱和吸收谱

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光热敏折变玻璃的体布拉格光栅热特性理论研究 被引量：2

17

作者 李志永 谭荣清 +4 位作者 黄伟 叶庆 韩高策 柯常军 李辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期186-190,共5页

光热敏折变(photo-thermo-refractive,PTR)玻璃材质的体布拉格光栅(volume Bragg grating,VBG)在外腔半导体激光器(laser diode,LD)光谱特性改善领域具有较为广泛的应用。基于有限元分析方法,研究了LD辐照高度、LD功率和工作温度对VBG... 光热敏折变(photo-thermo-refractive,PTR)玻璃材质的体布拉格光栅(volume Bragg grating,VBG)在外腔半导体激光器(laser diode,LD)光谱特性改善领域具有较为广泛的应用。基于有限元分析方法,研究了LD辐照高度、LD功率和工作温度对VBG热分布的影响。在LD功率为40 W和工作温度为25℃的工作条件下,辐照高度分别为1.48、0.88和0.28 mm时,VBG的最高温升分别为8.52、5.07、2.20℃。辐照区域内的温度与工作温度的偏差随LD功率升高等比例变大。升高VBG工作温度,可以缩小辐照区域内的实际温度与工作温度的差距。结果表明,通过优化辐照高度和LD的工作参数,可以实现VBG工作区域较小的温度梯度分布。 展开更多

关键词 半导体激光器 体布拉格光栅 外腔 窄线宽 热特性

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浅析元件参数对外腔半导体激光器输出谱宽影响 被引量：2

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作者 李元栋 武永福 +1 位作者 胡猛 孙瑞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期94-97,共4页

半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)需大功率窄线宽泵浦源,但市售半导体激光器输出线宽远远大于碱金属原子吸收谱宽,难以实现有效泵浦,因此需采用Littrow外腔法压窄半导体激光器输出谱宽。Littrow外腔系统中元件参数的选择直接影响大功... 半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)需大功率窄线宽泵浦源,但市售半导体激光器输出线宽远远大于碱金属原子吸收谱宽,难以实现有效泵浦,因此需采用Littrow外腔法压窄半导体激光器输出谱宽。Littrow外腔系统中元件参数的选择直接影响大功率半导体激光器输出谱宽。为此文中沿入射光线方向构建外腔压窄模型,利用球面镜替代柱面镜,分析了微柱透镜阵列、光学系统和光栅元件对外腔输出谱宽的影响,模拟结果为微柱透镜阵列焦距越小、光栅刻线越密、球面镜焦距越大,外腔输出谱宽越窄,实验结果符合理论模型。 展开更多

关键词 半导体激光器 外腔 谱线压缩

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用于原子重力仪的外腔半导体激光器的两种稳频方法比较（英文） 被引量：4

19

作者 马慧娟 茹宁 王宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期107-115,共9页

在铷原子气室中实现了饱和吸收谱稳频法和消多普勒的双色谱稳频法,以给在建的原子干涉重力仪系统选择合适的激光稳频方法。介绍了两种稳频方法的基本原理及实验细节。通过调整光路设计、自制低噪声光电探测器以及应用数字锁定模块,获得... 在铷原子气室中实现了饱和吸收谱稳频法和消多普勒的双色谱稳频法,以给在建的原子干涉重力仪系统选择合适的激光稳频方法。介绍了两种稳频方法的基本原理及实验细节。通过调整光路设计、自制低噪声光电探测器以及应用数字锁定模块,获得了良好的鉴频误差信号。每种方法都搭建了两套稳频系统并在3000s采集时间内保持锁定。激光器在经饱和吸收法和消多普勒双色谱法锁定后,激光频率波动分别为16.2kHz和31.4kHz,相应于在10s采样时间下分别获得4.21×10^(-11)和8.18×10^(-11)的频率稳定度;相比之下,激光器自由运转时,频率波动和稳定度分别为629kHz和1.64×10-9。在原子重力仪系统小型化的需求下详述了两种稳频方法的优缺点,比较而得消多普勒的双色谱稳频法在原子干涉重力仪的小型化模块化发展方向不失为具有潜力的一种选择。 展开更多

关键词 稳频 外腔半导体激光器 饱和吸收谱 消多普勒的双色谱 阿伦方差

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半导体激光器列阵外腔锁相中准直透镜的位置选择 被引量：2

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作者 杨华 严地勇 +2 位作者 陈海波 陈建国 陆丹 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期18-20,共3页

利用傅立叶分解 ,平面波传播的角谱理论和光线追迹的方法讨论了在DLA外腔锁相中准直透镜的位置对系统的影响。通过计算分析找到了一个恰当的位置 ,在使系统实现尽可能大的能量耦合效率的同时降低了系统对各个元件失调的敏感程度。

关键词 二极管激光器阵列 外腔 锁相 柱透镜 准直

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