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Pound-Drever-Hall稳频误差信号线性动态范围及灵敏度分析 被引量：5
1
作者 辛遥 江月松 +1 位作者 王林春 桑峰 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期471-475,共5页
在Pound-Drever-Hall激光稳频方法中,误差信号的线性动态范围和灵敏度是影响稳频效果的重要指标。为了对Pound-Drever-Hall激光稳频性能进行优化,本文理论分析了调制频率、FP腔镜反射率和腔长对动态范围及灵敏度的影响,并通过实验仿真... 在Pound-Drever-Hall激光稳频方法中,误差信号的线性动态范围和灵敏度是影响稳频效果的重要指标。为了对Pound-Drever-Hall激光稳频性能进行优化,本文理论分析了调制频率、FP腔镜反射率和腔长对动态范围及灵敏度的影响,并通过实验仿真进行定量讨论和优化。实验结果表明,调制频率、反射率和腔长都分别与线性动态范围的大小有着紧密的联系,通过对这些参数的正确选取,以及对精度和灵活性要求的综合考虑,可以提升稳频系统的效果;而且对调制深度的优化可以提高误差信号灵敏度。 展开更多
关键词 pound-drever-hall稳频 误差信号 线性动态范围 灵敏度
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基于LabVIEW的光纤激光器稳频系统设计
2
作者 刘帆 郭文阁 +3 位作者 刘丹丹 阮军 高玉平 张首刚 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1681-1687,共7页
本文利用工控机、NI数据采集卡、外围光路搭建激光稳频硬件系统,以调制转移光谱技术为基础,使用LabVIEW FPGA开发了一套单频光纤激光器数字稳频控制软件。基于调制转移光谱产生的伺服控制信号,通过采集误差信号,经PI处理后控制压电陶瓷... 本文利用工控机、NI数据采集卡、外围光路搭建激光稳频硬件系统,以调制转移光谱技术为基础,使用LabVIEW FPGA开发了一套单频光纤激光器数字稳频控制软件。基于调制转移光谱产生的伺服控制信号,通过采集误差信号,经PI处理后控制压电陶瓷伸缩,将780nm的激光频率锁定在铷原子的超精细跃迁谱线上。Allan方差结果显示,短期稳定度为1.52×10^(-11)@10s;长期稳定度优于1.56×10^(-11)@100000s,可连续运行20天以上。该数字稳频软件利用图形化编程语言,大大节约开发周期,操作界面直观简洁,方便用户分析处理。已成功应用于铷87喷泉钟系统中,且该稳频系统具有通用性,可应用于原子干涉仪、激光陀螺仪等精密测量领域。 展开更多
关键词 单频光纤激光器 调制转移光谱 LabVIEW FPGA 数据采集卡 数字稳频
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基于三稳态随机共振的ZPW-2000移频信号检测方法研究
3
作者 武晓春 刘欣然 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3394-3405,共12页
针对ZPW-2000移频信号谐波干扰检测技术在抑制噪声时,不可避免损害有用信号的问题,提出三稳态随机共振系统,将部分噪声能量向移频信号能量转化,减少移频信号能量损失。首先,将移频信号的中心频率从较高频段搬移到较低频段,着重研究移频... 针对ZPW-2000移频信号谐波干扰检测技术在抑制噪声时,不可避免损害有用信号的问题,提出三稳态随机共振系统,将部分噪声能量向移频信号能量转化,减少移频信号能量损失。首先,将移频信号的中心频率从较高频段搬移到较低频段,着重研究移频信号的有用频段。选取尺度变化系数为1 000,保证输入信号在尺度变化的过程中满足数值计算的稳定性,使尺度变换后的小参数信号满足绝热近似理论。其次,使用混沌麻雀算法(chaos sparrow search optimization algorithm, CSSOA)优化三稳态随机共振系统,得到输出信噪比(signal-to-noise ratios, SNR)最大时的系统参数a、b、c以及γ。然后,将搬移至低频区段的移频信号输入至优化后的三稳态随机共振系统,实现信号降噪。最后,对降噪信号采用复调制快速傅里叶算法(zoom fast fourier transformation, ZFFT)实现低频信号的检测。仿真结果表明:对比三稳态随机共振系统处理前后移频信号频谱图,显示频域特征增强,在降噪的同时不损害移频信号的能量;以-5 dB为步长将噪声注入至移频信号时,输出信噪比至少可提升16.54 dB;降噪后的信号通过ZFFT算法解调能够完成ZPW-2000移频信号低频信号的检测。对比经验模态分解算法、小波阈值算法等算法处理不同信噪比的含噪移频信号,验证混沌麻雀算法优化的三稳态随机共振系统输出信噪比较大,降噪效果较好,具有良好的抗干扰能力。研究结果为实现在抑制噪声的同时减少移频信号能量损失提供参考。 展开更多
关键词 三稳态随机共振 ZPW-2000移频信号 尺度变换 输出信噪比 信号检测
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基于声光调制器的光学锁相环He-Ne激光稳频方法研究 被引量：1
4
作者 刘宇森 王建波 +4 位作者 殷聪 韩绍坤 毕文文 俞秋叶 邹金澎 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期93-101,共9页
报道了一种基于声光调制器与光学锁相环相结合的高稳定度激光稳频方法,用于提高热稳频He-Ne激光器的频率稳定度和准确度。为了克服全内腔热稳频He-Ne激光精密调谐困难的缺点,发展了基于声光调制器两次移频的频率调谐光路,有效地消除声... 报道了一种基于声光调制器与光学锁相环相结合的高稳定度激光稳频方法,用于提高热稳频He-Ne激光器的频率稳定度和准确度。为了克服全内腔热稳频He-Ne激光精密调谐困难的缺点,发展了基于声光调制器两次移频的频率调谐光路,有效地消除声光调制器移频光束路径对衍射角θ的依赖。自行研制了具有高灵敏度与捕获带宽的光学锁相环系统,利用声光调制器的高频率响应特性实现热稳频He-Ne激光高速、准确的锁定。成功实现了热稳频He-Ne激光器偏频锁定至碘稳频HeNe激光器。实验结果表明,环路锁定后拍频频率波动在±0.2 Hz范围内,频率抖动的标准差为0.04。偏置频率为30 MHz时,系统在1 s和1000 s积分时间的相对阿伦方差分别为3.3×10^(-9)和1.4×10^(-12)。系统锁定后,压缩后的拍频线宽小于2 kHz。该研究表明,采用基于声光调制器与光学锁相环相结合的激光稳频方法可以实现亚赫兹级的激光频差控制,通过将热稳频He-Ne激光器偏频锁定至高稳定度的参考激光源可以显著提升其频率稳定度和准确度。 展开更多
关键词 激光稳频 声光调制器 光学锁相环 偏频锁定
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633 nm热稳频He-Ne激光真空波长校准研究
5
作者 冉莉萍 殷聪 +6 位作者 王建波 邹金澎 李兴兴 刘静 孙梦至 赫玉会 黎黎 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第S01期44-49,共6页
633 nm热稳频He-Ne激光是激光干涉测量技术中应用最广泛的波长标准光源。633 nm激光波长是几何量计量中最重要的溯源路径。该文分析了633 nm热稳频He-Ne激光的频率特性,并以此为依据详细探讨了633 nm热稳频He-Ne激光器真空波长的校准内... 633 nm热稳频He-Ne激光是激光干涉测量技术中应用最广泛的波长标准光源。633 nm激光波长是几何量计量中最重要的溯源路径。该文分析了633 nm热稳频He-Ne激光的频率特性,并以此为依据详细探讨了633 nm热稳频He-Ne激光器真空波长的校准内容和校准方法。在激光平均波长测量和波长不确定度评定中均考虑了波长复现性产生的影响,给出了校准数据处理方法和不确定度评定示例。结果显示,在633 nm热稳频He-Ne激光真空波长校准中,考虑复现性的影响是必要的。 展开更多
关键词 稳频He-Ne激光 波长 校准 不确定度 复现性
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一次微分进行激光稳频的思路
6
作者 张一 邹彤 《科技创新与应用》 2024年第27期41-44,共4页
为提高碘稳频激光器稳频方法的可靠性,并研究一次微分在稳频激光中的应用效果。采用仿真的形式对碘稳频激光器输出信号进行模拟,通过分析各类微分信号的控制特性,研究可以参与控制的微分信号。通过公式推导出一次微分信号存在偏移情况... 为提高碘稳频激光器稳频方法的可靠性,并研究一次微分在稳频激光中的应用效果。采用仿真的形式对碘稳频激光器输出信号进行模拟,通过分析各类微分信号的控制特性,研究可以参与控制的微分信号。通过公式推导出一次微分信号存在偏移情况。通过仿真对一次微分信号与三次微分信号的稳频特性进行对比评价。结果表明,一次微分信号远大于三次微分信号,但一次微分信号存在偏移,提出一种利用一次微分信号进行稳频控制的方法,克服背景信号多普勒效应引入的频率偏移;仿真计算表明,相比三次微分稳频方法,该文方法的控制范围更大、稳频精度更高。说明采用一次微分信号控制的稳频系统可以有效改善稳频特性。并可以尝试使用单片机对稳频系统进行数字化改进。 展开更多
关键词 碘稳频激光 激光稳频 稳频技术 一次微分 HE-NE激光
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多通道奇异频率信号的稳相合成研究
7
作者 陈昌锐 李超 谢翔宇 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期404-408,共5页
为了解决多通道奇异频率间相位差稳定的难题,理论上分析了锁相环稳相原理,提出了一种多通道奇异频率的稳相算法。该算法通过求解奇异频率间的最大公约数,联动输出频率的同时可满足稳相合成的条件。电路实物加入适当的环路阶型设计,当输... 为了解决多通道奇异频率间相位差稳定的难题,理论上分析了锁相环稳相原理,提出了一种多通道奇异频率的稳相算法。该算法通过求解奇异频率间的最大公约数,联动输出频率的同时可满足稳相合成的条件。电路实物加入适当的环路阶型设计,当输出频率在S波段时,相位差稳定性≤4°,满足使用需求,同时很好地验证了该算法的可行性和灵活性。 展开更多
关键词 异频 稳相 锁相环 最大公约数
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面向双气室铯光泵磁力仪的VCSEL稳频研究
8
作者 张弛 李绍良 +3 位作者 赵擎阳 舒适 吴招才 刘华 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第4期26-34,共9页
在地磁场测量领域中,自激振荡式碱金属原子光泵磁力仪因为快速响应与高精度成为一项重要技术。其中自激式双气室光泵磁力仪无需考虑移相电路带来的信号误差,电路简单。使用垂直腔面发射激光器作为泵浦光源有效降低了磁力仪功耗和体积。... 在地磁场测量领域中,自激振荡式碱金属原子光泵磁力仪因为快速响应与高精度成为一项重要技术。其中自激式双气室光泵磁力仪无需考虑移相电路带来的信号误差,电路简单。使用垂直腔面发射激光器作为泵浦光源有效降低了磁力仪功耗和体积。针对使用垂直腔面发射激光器的便携式双气室铯光泵磁力仪激光稳频方法进行设计,设计方案包括激光器温度控制电路,光泵磁力仪信号反馈电路,激光器电流源调制与控制电路。将注入电流调制的稳频方法用于双气室光泵磁力仪结构,减小稳频代价的同时具有较好稳定性,温度控制精度达到0.002℃,10秒内波长稳定度达到4.36×10^(-10),初步探索了自激式双气室光泵磁力仪集成化与小型化的可能性。 展开更多
关键词 垂直腔面发射激光器 光泵浦 磁力仪 稳频
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异地光频梳校准方法实验研究
9
作者 席文飞 孟飞 +8 位作者 林百科 苏亚北 薛潇博 赵耀 高业胜 曹士英 林弋戈 郎利影 方占军 《计量学报》 北大核心 2025年第2期259-266,共8页
为实现异地校准光频梳,提出了利用1台稳频激光器作为传递标准器的校准方法并进行了实验研究。实验首先利用中国计量科学研究院的标准光频梳,标定了传递激光器的频率均值为194369489387885 Hz,相对扩展不确定度为1.03×10^(-13)(k=2)... 为实现异地校准光频梳,提出了利用1台稳频激光器作为传递标准器的校准方法并进行了实验研究。实验首先利用中国计量科学研究院的标准光频梳,标定了传递激光器的频率均值为194369489387885 Hz,相对扩展不确定度为1.03×10^(-13)(k=2),平均秒级稳定度为1.7×10^(-13)。该实验持续一年半时间,并经过数次长途搬运。在此基础上,实验通过传递激光器分别对2台异地光频梳进行了校准,其中使用参考到氢钟的光频梳测量均值为194369489387827 Hz,相对扩展不确定度为3.2×10^(-13)(k=2),校准值为+58 Hz,平均秒级稳定度为2.0×10^(-13);使用参考至铷钟的光频梳测量均值为194369489388579 Hz,相对扩展不确定度为5.8×10^(-11)(k=2),校准值为-694 Hz,平均秒级稳定度为4.5×10^(-12)。此研究为参考到微波频率标准上的光频梳远程校准提供了新的途径。 展开更多
关键词 计量学 绝对频率测量 光频梳 远程校准 稳频激光器 光频标
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基于移频外差技术的射频信号稳相传输研究
10
作者 姬在文 厉旭冉 +1 位作者 巫修斌 郁嵩 《电子质量》 2024年第5期51-56,共6页
近年来,地面雷达分布式天线之间的信号传输,正朝着大宽带、高精度方向发展。为满足这一发展要求,针对当前分布式天线间射频信号稳相传输方法中,射频信号相位比较环节受到电子瓶颈限制,工作带宽窄,且对高频信号间的相位差检测精度低等问... 近年来,地面雷达分布式天线之间的信号传输,正朝着大宽带、高精度方向发展。为满足这一发展要求,针对当前分布式天线间射频信号稳相传输方法中,射频信号相位比较环节受到电子瓶颈限制,工作带宽窄,且对高频信号间的相位差检测精度低等问题,提出了一种新型的移频外差相位比较方法。该方法通过比较两个低频电信号的相位差,即可得到高频信号在光纤中传输时引入的相位抖动。由于将相位差大小不变地从高频转移到低频信号上,因此提高了相位差检测的精度,降低了系统成本,提高了系统的工作带宽。理论分析和仿真验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 分布式天线 稳相传输 移频外差 相位比较
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基于FPGA数字相位调制光外差激光稳频系统设计 被引量：10
11
作者 耿伟彪 胡姝玲 邵洪峰 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期665-668,共4页
为了实现中心波长为1064nm的单频光纤激光器的稳频,采用相位调制光外差(PDH)激光稳频技术,搭建稳频系统光路。分析了相位调制光外差稳频信号以及误差信号特征;设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字式解调和反馈控制电路,在FPGA中实现... 为了实现中心波长为1064nm的单频光纤激光器的稳频,采用相位调制光外差(PDH)激光稳频技术,搭建稳频系统光路。分析了相位调制光外差稳频信号以及误差信号特征;设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字式解调和反馈控制电路,在FPGA中实现对相位调制光外差稳频信号的数字解调,再经数模转换器输出获得误差信号。结果表明,在FPGA中能成功实现对相位调制光外差信号的解调,经Allan方差计算,频率漂移的方差值可达10-11,即所设计的数字系统实现了较高的稳频精度。 展开更多
关键词 激光器 稳频 pound-drever-hall技术 现场可编程门阵列 数字解调
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15μm波长DFB半导体激光乙炔(^(12)C_2H_2)线性吸收稳频 被引量：9
12
作者 李天初 钱进 +3 位作者 张小平 方毓文 石春英 王民明 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期161-163,共3页
建立 1 5 μm波长标准的工作既是现实应用的需求 ,也将填补波长计量标准系列在近红外波段的空白。本文报导中国计量科学研究院在这项研究中的第一阶段工作 :用国产分布反馈半导体激光 (DFB LD)和自行研制的乙炔 (1 2 C2 H2 )吸收室 ,进... 建立 1 5 μm波长标准的工作既是现实应用的需求 ,也将填补波长计量标准系列在近红外波段的空白。本文报导中国计量科学研究院在这项研究中的第一阶段工作 :用国产分布反馈半导体激光 (DFB LD)和自行研制的乙炔 (1 2 C2 H2 )吸收室 ,进行了吸收光谱实验 ,实现了 1 5 μmBFB LD的C2 H2 线性吸收稳频。 展开更多
关键词 1.5μm波长标准 激光稳频 乙炔 DFB半导体激光 线性吸收稳频 稳频激光波长
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用于激光原子囚禁的二极管激光器的稳频和移频 被引量：9
13
作者 王谨 柳晓军 +2 位作者 李交美 江开军 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 2000年第1期43-47,共5页
用饱和吸收光谱法对二极管激光器进行了稳频，使得激光器的等效线宽小于１ＭＨｚ，并利用声光调制器使激光的频移量得到控制，能满足激光冷却与囚禁原子对激光频率稳定性和频移量的要求，实现了Ｒｂ原子的激光囚禁．
关键词 二极管激光器 稳频 激光囚禁原子 移频
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半导体激光器稳频技术综述 被引量：8
14
作者 陈长水 王芳 +1 位作者 刘颂豪 张阳德 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期513-521,共9页
具有窄线宽和较高频率稳定性的半导体激光器,在高分辨率激光光谱、原子频率标准、大气和环境监测、光通信等众多领域中具有极其重要的应用。因此半导体激光器的稳频研究具有十分重要的意义和应用价值。较为全面地总结了目前国内外广泛... 具有窄线宽和较高频率稳定性的半导体激光器,在高分辨率激光光谱、原子频率标准、大气和环境监测、光通信等众多领域中具有极其重要的应用。因此半导体激光器的稳频研究具有十分重要的意义和应用价值。较为全面地总结了目前国内外广泛应用的各种半导体激光器稳频技术,简要介绍了各稳频技术的实验方案及基本原理;对各方案的特点、能够达到的频率稳定水平、优缺点等进行了全面的分析。最后对半导体激光器稳频发展趋势做了预测。 展开更多
关键词 激光技术 激光稳频 主动稳频 半导体激光器
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激光陀螺数字直流稳频系统设计 被引量：5
15
作者 潘献飞 江明明 +1 位作者 李长虹 胡小平 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第3期60-64,共5页
从激光陀螺稳频原理出发,分析了交流稳频和直流稳频的异同。设计实现了激光陀螺数字直流稳频系统,分析了控制系统的稳定性和误差并做了数字算法实现。最后试验验证了该系统的稳频性能,得到了优于交流稳频的效果。
关键词 激光陀螺 数字稳频 直流稳频 PID控制
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可调谐半导体激光器的高精密驱动电源与稳频设计 被引量：10
16
作者 袁杰 陈文兰 +4 位作者 齐向辉 伊林 汪中 陈景标 陈徐宗 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z3期115-119,共5页
介绍了一种新型实用的半导体激光稳频系统,主要包括精密控温电路、精密控流电路和激光稳频电路。对电路原理进行了讨论,给出了具体的参考电路和测量结果。结果表明控温电路的控制精度达到1 mK,使得由于温度影响导致的频率漂移小于3.8 M... 介绍了一种新型实用的半导体激光稳频系统,主要包括精密控温电路、精密控流电路和激光稳频电路。对电路原理进行了讨论,给出了具体的参考电路和测量结果。结果表明控温电路的控制精度达到1 mK,使得由于温度影响导致的频率漂移小于3.8 MHz,控流电路的控制精度为1μA,使得由于电流抖动引起的频率抖动小于1 MHz,控温、控流电路与稳频电路组成的半导体激光稳频系统能够很好地将频率稳定于原子跃迁线上。所设计的稳频系统精度高、调节方便,可用于激光精密长度测量、化学精密检测和激光冷却等。 展开更多
关键词 半导体激光 控温 控流 稳频
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ICPT系统基于电容阵列的稳频控制策略 被引量：14
17
作者 孙跃 吴静 +1 位作者 王智慧 唐春森 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期54-59,共6页
感应耦合电能传输(ICP)系统在工作过程中,负载变化会引起系统工作频率不稳定,从而导致功率传输效率降低,严重时还可能引起系统工作不稳定。针对此类问题,采用电容阵列动态调节电路并设计改进模糊控制算法,动态调节初级谐振电容阵列等效... 感应耦合电能传输(ICP)系统在工作过程中,负载变化会引起系统工作频率不稳定,从而导致功率传输效率降低,严重时还可能引起系统工作不稳定。针对此类问题,采用电容阵列动态调节电路并设计改进模糊控制算法,动态调节初级谐振电容阵列等效值,确保系统负载参数变化时系统工作频率的稳定,以提高系统功率传输效率和确保系统稳定性。实验结果验证了该稳频控制方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 电容阵列 稳频控制 模糊控制 感应耦合电能传输
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智能双纵模激光稳频系统的研究 被引量：5
18
作者 白燕羽 朱璐莱 +1 位作者 吕小强 张涛 《中国测试》 CAS 北大核心 2012年第1期110-112,共3页
为同时满足双纵模氦氖激光器的稳频精度和响应速度要求,提出一种嵌入式智能控制激光稳频系统。以AT89S52为核心,整个系统通过控制激光管的电流大小以改变激光管谐振腔腔长,从而达到稳频的目的;并基于分段式PID控制算法实现了稳频系统的... 为同时满足双纵模氦氖激光器的稳频精度和响应速度要求,提出一种嵌入式智能控制激光稳频系统。以AT89S52为核心,整个系统通过控制激光管的电流大小以改变激光管谐振腔腔长,从而达到稳频的目的;并基于分段式PID控制算法实现了稳频系统的软件开发。经试验证实:该系统满足设计要求,稳频精度保持在10-8以内;在外界强干扰情况下,恢复原来的状态后,激光器在30s内也可以重新稳住。与以往传统的PID控制系统相比较,该系统大大提高了抗干扰能力和响应速度。 展开更多
关键词 激光稳频 嵌入式 智能控制 稳频精度 响应速度
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碘分子532nm激光稳频系统的参数优化 被引量：6
19
作者 李坚 白晓东 +2 位作者 沈乃澂 臧二军 曹建平 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期50-52,共3页
根据FM光谱通过吸收介质后 ,经检测、相干解调的理论分析 ,建立了线性吸收稳频的数学模型 ;得到不同调制频率和调制度的误差控制信号。由此给出用于碘分子线性吸收激光稳频的最佳调制频率和最佳调制度。
关键词 碘分子 FM光谱 激光稳频 多普勒加宽 线性吸收隐频 调制频率 调制度
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弹性加力中频差He-Ne塞曼-双折射双频激光器及稳频 被引量：11
20
作者 任利兵 丁迎春 +1 位作者 周鲁飞 张书练 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期814-817,825,共5页
为了提高激光干涉仪的测量速度,研制了一种新型塞曼-双折射双频激光器(Z-B激光器),该激光器对增益管加横向磁场和对其"透射反射镜"加外力。采用了弹性加力方案,使其频差比刚性加力He-Ne激光器具有更高的赋值精度,达到±0.... 为了提高激光干涉仪的测量速度,研制了一种新型塞曼-双折射双频激光器(Z-B激光器),该激光器对增益管加横向磁场和对其"透射反射镜"加外力。采用了弹性加力方案,使其频差比刚性加力He-Ne激光器具有更高的赋值精度,达到±0.2MHz。同时,还报道了对该激光器进行的稳频研究。利用调谐腔中平行光和垂直光的等光强点作稳频点,以光强平衡为依据设计热伺服控制电路,考虑了成本的最小化和系统的集约化,采用纯模拟元件实现了中频差He-Ne Z-B激光器频率的稳定。对频差5.4MHz的Z-B激光器的稳频结果为:3h稳频精度优于2.1×10-8。 展开更多
关键词 HE-NE Z-B激光器 中频差 稳频 双折射
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