• 單頻激光或腔鎖定

• 干涉儀穩(wěn)定

• 傅里葉變換光譜

• 飽和吸收光譜

• 二向色性原子蒸氣

  激光鎖頻(DAVLL)

• 光束指向穩(wěn)定

• 激光重頻鎖定

• 激光功率穩(wěn)定

• 外腔二極管激光器(ECDL)

• 光纖相位或路徑長(zhǎng)度穩(wěn)定

• 連續(xù)波SHG腔增強(qiáng)鎖定

• 基于AOM的強(qiáng)度穩(wěn)定

• 運(yùn)動(dòng)控制

DSC1用于鎖定干涉儀

在上圖所示的干涉裝置中，DSC1控制器采集由光電探測(cè)器測(cè)量的干涉信號(hào)，然后將反饋信號(hào)輸入壓電位移臺(tái)，以此實(shí)時(shí)控制臂長(zhǎng)。這樣可將干涉儀鎖定在單個(gè)條紋的峰值或側(cè)邊位置，也可用于直接觀測(cè)干涉圖案。

DSC1提供三種功能互補(bǔ)的工作模式：

伺服鎖定模式  輸出電壓通過PID(比例、積分、微分)算法調(diào)制，以此保持設(shè)定的輸入電壓。PID參數(shù)均可針對(duì)特定系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。比如，為了穩(wěn)定系統(tǒng)輸出強(qiáng)度，可將光電二極管測(cè)量的強(qiáng)度信號(hào)輸入DSC1控制器，然后使用DSC1的輸出信號(hào)控制強(qiáng)度調(diào)制器，比如聲光調(diào)制器(AOM)或鈮酸鋰振幅調(diào)制器。如果改變伺服控制器的設(shè)定點(diǎn)，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)整并保持在新的設(shè)定點(diǎn)。

在伺服鎖定模式下，DSC1控制器還可通過條紋側(cè)邊(side-of-fringe)鎖定方法進(jìn)行激光穩(wěn)頻，也就是使設(shè)置點(diǎn)保持在FP腔共振峰或氣體吸收峰中間的某個(gè)位置。這也是LLD1530激光器采用的鎖頻方法。

峰值鎖定模式  也叫做極值搜索控制或鎖相解調(diào)伺服，使用抖動(dòng)-鎖定方法將系統(tǒng)鎖定在輸入電壓的局部最大值或最小值。它選定一個(gè)抖動(dòng)頻率調(diào)制系統(tǒng)，然后通過信號(hào)的數(shù)字解調(diào)創(chuàng)建一個(gè)可最小化的誤差函數(shù)。這種模式可嚴(yán)格控制系統(tǒng)的性能。比如，它可將激光頻率鎖定在低壓氣體分子的吸收線上，也可鎖定在FP腔的最大透射模式上，而且不受激光功率漂移或波動(dòng)的影響。

斜坡模式  可在確定的輸出電壓范圍內(nèi)進(jìn)行線性掃描，并展示輸入信號(hào)隨電壓變化的趨勢(shì)。這種模式可用于分辨干涉圖案等特征，也可直接查看系統(tǒng)在施加電壓范圍內(nèi)的響應(yīng)。比如，如果使用DSC1掃描通過氣體吸收池的激光頻率，我們就能測(cè)量氣體的透射光譜。

DSC1的激光鎖頻應(yīng)用

1. 將頻率鎖定在分子吸收線上

一種激光穩(wěn)頻方法是將頻率鎖定在原子或分子的吸收線上。如下圖所示，ULN15TK窄線寬激光一路通過乙炔氣池后輸入平衡探測(cè)器，一路直接輸入平衡探測(cè)器，通過相減得到抑制共模噪聲的透射信號(hào)。DSC1接收平衡探測(cè)器的信號(hào)，然后將鎖頻信號(hào)傳輸至激光調(diào)制的輸入端，以此調(diào)節(jié)激光頻率并使其保持固定。

DSC1可通過峰值鎖定模式將激光頻率鎖定在吸收線的峰值，也可通過伺服鎖定模式鎖定在吸收線兩側(cè)的任意高度。

除了ULN15TK超低噪聲激光器，Thorlabs今年還發(fā)布了兩款開箱即用的低噪聲單頻激光器：DFB13TK和DFB15TK，均可確保極低的相對(duì)強(qiáng)度噪聲和指定的窄線寬。另外，新的蝶形封裝單頻DFB激光器提供從1642 nm到1654 nm之間的中心波長(zhǎng)，非常適合甲烷的探測(cè)和分析。

2. 將頻率鎖定在FP腔上

FP腔可通過數(shù)字伺服控制器穩(wěn)定激光頻率并減小線寬。在下圖所示的PDH穩(wěn)頻系統(tǒng)中，單頻激光依次輸入PDH系統(tǒng)和FP腔。PDH收集來自FP腔的反射光并產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)。PDH誤差信號(hào)有一個(gè)經(jīng)過零點(diǎn)的極陡斜率，而此處的光頻率對(duì)應(yīng)于腔透射條紋的峰值，可用于實(shí)現(xiàn)明確可靠的鎖頻。

DSC1以伺服鎖定模式工作，在接收PDH誤差信號(hào)后產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，并將其傳輸?shù)郊す舛�極管驅(qū)動(dòng)器的調(diào)制輸入端，從而將光頻率鎖定在激光腔的透射峰值。

基于FP腔的鎖頻示意圖

一個(gè)詳細(xì)的PDH超穩(wěn)激光系統(tǒng)

3. 使用FP腔傳遞激光穩(wěn)定性

下圖展示了如何利用FP腔將一個(gè)激光器的穩(wěn)定性傳遞到另一個(gè)激光器上。首先，鎖頻激光(Atomically Referenced Laser)依次通過PDH系統(tǒng)和可調(diào)諧FP腔，而PDH系統(tǒng)將提供一個(gè)誤差信號(hào)。然后，第一個(gè)DSC1伺服控制器在接收誤差信號(hào)后產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，并通過壓電驅(qū)動(dòng)器控制FP腔長(zhǎng)。這樣可將FP腔的一個(gè)共振(條紋)鎖定在參考激光頻率上，使得FP腔的所有共振都穩(wěn)定在參考激光器使用的氣體吸收線上。

為了將參考激光的穩(wěn)定性傳遞至第二個(gè)激光器(兩個(gè)激光器的波長(zhǎng)可能相差很大)，可將第二個(gè)激光通過穩(wěn)定的FP腔，并使用光電二極管測(cè)量腔的透射功率，然后將二極管信號(hào)傳輸至第二個(gè)DSC1控制器，進(jìn)而調(diào)節(jié)第二個(gè)激光器的頻率，使其對(duì)FP腔的透過率達(dá)到最大。在此示例中，第二個(gè)激光器的頻率可使用條紋側(cè)邊或峰值鎖定在穩(wěn)定腔上。這樣就完成了激光穩(wěn)定性的傳遞。

來源：Thorlabs索雷博

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