[發(fā)明專利]一種半導體激光頻率到高精細度法布里玻羅腔的鎖定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110413960.0
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113178774B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 趙剛;馬維光;尹王保;賈鎖堂
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H01S5/062
• 分類號: H01S5/062;H01S5/065
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

1.一種半導體激光頻率到高精細度法布里玻羅腔的鎖定方法，其特征在于：由激光器控制器驅動半導體激光器輸出激光，經過一個二分之玻片、偏振分束棱鏡、反射鏡、四分之玻片、第二反射鏡和匹配透鏡，耦合進入高精細度法布里玻羅光學腔，透過光學腔的光被探測器探測，所述第二反射鏡粘在壓電陶瓷上；

所述光學腔由兩面反射鏡組成，反射率為r，透射率為t；

所述激光耦合進入高精細度法布里玻羅光學腔，會在兩個腔鏡之間來回反射，光學腔的透射光強I_t等于：

其中I₀是入射光強，是光在腔內一個來回的相移，等于：

其中FSR是光學腔的自由光譜區(qū)，等于：

其中c是光速，n是光學腔內介質的折射率，L是光學腔腔長；

Δν_q是激光頻率到光學腔第q個縱模頻率ν_q的失諧量，ν_q等于：

當Δv_q＝0時，激光與光學腔達到了共振，光學腔內光場功率增強，透射光強最強；

而線性法布里玻羅光學腔的反射光包括兩部分，分別是從法布里玻羅光學腔前鏡表面反射的光子，非諧振場；和耦合到光腔內從腔前鏡泄漏出的光子，諧振場，總的反射光光場E_r可以表示為：

其中f是激光頻率，表示激光在光學腔來回一圈引起的相移，等于4πfL/c，E_in表示光學腔的入射光場，等于其中C表示光路對激光的損耗，主要包括衰減片的衰減；表示激光從出射到光學腔引起的光場相移，等于2πfL_r/c，其中L_r是激光器到光學腔前鏡的距離；公式(5)等號右邊的大括號內第一項表示腔前鏡的直接反射光，后一項表示腔內泄露光，公式(5)中負號是由于光疏到光密反射產生半波損耗引起反射光相位突變π引起的；

當存在弱光學反饋，且反饋系數(shù)10^-4時，激光頻率f可以由下式推出：

其中f_free表示無光學反饋時的激光頻率，F(xiàn)＝2r/(1-r²)，K₁和K₂分別表示光路對腔泄露光和直接反射光的衰減，公式(6)等式右邊的第二項和第三項分別為光學腔泄露光和直接反射光光學反饋引起的項；當激光頻率f等于f_n，此時等于的2nπ整數(shù)倍時，激光與光學腔達到共振，此時激光頻率f_n等于第n個腔模的頻率；在腔內將建立起很強的光場；而當?shù)扔?π的整數(shù)倍時，泄露光的相位與光學腔內光場同向，光學反饋起到作用；而由于直接反射光的反饋相位與諧振光相差π，因此無法對激光器產生反饋作用。