光频精密控制与合成

论文摘要

近年来,基于飞秒锁模激光器的光梳越来越广泛地应用于光频计量,它是一种将稳频技术（在频域上）和超快技术（在时域上）有机融合的新兴技术,能同时在时域上和频域上控制激光光场,并已经在超精密和超快物理方面显示出了巨大的发展潜力。本论文从两个方面着手——超快激光精密锁相控制和连续激光稳频,在分别介绍了基本原理的同时,又开展了实验研究。 在超快激光精密控制部分,本论文先简单介绍了锁模激光器的基本原理,在分析了其输出激光在时域和频域的分布特征后,指出:为获得高稳定度的光频输出必须精密控制输出光梳的两个重要参数,即重复频率fr和零频fceo,然后分别介绍了fr和fceo几种控制方法;在此基础上介绍了光学频率合成器实现微波频率-光频、光频-光频以及光频-微波频率的连接和转换的过程。在理论研究的基础上,通过实验研究设计了一种控制零频或载波绝对位相的实验装置,称为“共轴自参考装置”,并验证了利用该技术后光梳的频率跟踪特性。此外,本论文还在实验研究的基础上,讨论了非线性光纤对光梳的展宽特性、影响飞秒光梳长期稳定性的各种因素及改进途径。 在连续激光稳频方面,以Nd:YAG固体激光器为光源,采用调制转移光外差光谱技术得到碘分子在532nm波段附近的超精细结构谱。从高信噪比的超精细结构谱线预计,有望实现更高精度的连续激光频率锁定。并从理论上简单地分析了进一步提高激光稳定度和影响连续激光频率长期稳定性的各个因素。 最后,在结合上述两方面的基础上,本论文还展望了进一步的研究工作以及应用前景。

论文目录

• 第一章 绪论
• 第二章 飞秒激光稳频技术的基本原理
• §2.1 锁模激光器基本原理
• §2.2 飞秒锁模激光在时域和频域上的分布特征
• r的控制方法'>§2.3 重复频率f_r的控制方法
• ceo的控制方法'>§2.4 零频f_ceo的控制方法
• §2.5 光学频率合成与传递
• 第三章 飞秒光梳的精密锁相控制
• §3.1 飞秒光梳的精密锁相控制系统
• §3.2 光子晶体光纤和频谱展宽
• §3.3 共轴自参考系统的基本实验装置
• §3.4 共轴自参考系统的实验条件和结果
• §3.5 讨论
• 2调制转移光外差光谱激光稳频系统'>第四章 Ⅰ₂调制转移光外差光谱激光稳频系统
• §4.1 调制转移光外差光谱技术的基本原理
• §4.2 调制转移光外差光谱激光稳频系统
• §4.3 实验条件和结果
• §4.4 讨论
• 第五章 总结和展望
• 附录 用Labview编程实现对3台计数器的控制
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢