Y型腔正交偏振雙頻激光器及微力測(cè)量研究.pdf

1、雙頻激光器廣泛應(yīng)用于干涉和光學(xué)傳感測(cè)量領(lǐng)域，其測(cè)量精度和量程決定于雙頻激光器頻差穩(wěn)定性以及頻差輸出范圍。Y型腔正交偏振雙頻激光器具有零頻差閉鎖、頻差輸出范圍大、高頻差穩(wěn)定性等潛在優(yōu)勢(shì)，有望在高速大量值以及精密測(cè)量中發(fā)揮重要作用。
　　本文主要研究一體化 Y型腔正交偏振雙頻激光器頻差閉鎖、頻差穩(wěn)定性及其在微力測(cè)量中的應(yīng)用。為進(jìn)一步改善 Y型腔正交偏振雙頻激光器性能，推進(jìn)其在精密加速度、微力測(cè)量等領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

2、　　首先對(duì)影響 Y型腔正交偏振雙頻激光器閉鎖閾值頻差的因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析。理論分析了工作點(diǎn)、泵浦電流以及損耗等因素對(duì)激光器閉鎖閾值頻差影響，實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)研究了泵浦電流和工作點(diǎn)對(duì)閉鎖閾值頻差影響。在電流允許范圍內(nèi)，激光器閉鎖閾值頻差隨泵浦電流值增大而減小；工作點(diǎn)越靠近增益曲線中心，激光器閉鎖閾值頻差越小。泵浦電流大于2.2mA時(shí)，調(diào)節(jié)激光器公共腔長(zhǎng)獲得最佳工作點(diǎn)，激光器閉鎖閾值頻差可降至幾MHz。
　　系統(tǒng)研究了磁場(chǎng)抑制 Y型腔正交偏振

3、雙頻激光器頻差閉鎖問(wèn)題。從磁光效應(yīng)出發(fā)，理論分析了磁場(chǎng)抑制雙頻激光器頻差閉鎖原理。利用方體線圈產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)，通過(guò)Ansoft Maxwell軟件對(duì)方體線圈內(nèi)磁場(chǎng)分布進(jìn)行了仿真分析。對(duì)橫向磁場(chǎng)抑制 Y型腔正交偏振雙頻激光器頻差閉鎖效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，泵浦電流為1.8 mA條件下，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度大于10 mT時(shí)，激光器閉鎖閾值頻差可降至幾十K Hz，實(shí)現(xiàn)了激光器的零頻差閉鎖。
　　對(duì)Y型腔正交偏振雙頻激光器頻差穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。

4、理論與實(shí)驗(yàn)研究表明，環(huán)境氣流、泵浦電流穩(wěn)定性以及溫度分布是影響雙頻激光器頻差穩(wěn)定性主要因素。激光器自身熱源帶來(lái)的兩子腔溫度梯度隨機(jī)變化成為限制激光器頻差穩(wěn)定性提高的關(guān)鍵因素。
　　利用 Y型腔正交偏振雙頻激光器搭建了氣體膜盒結(jié)構(gòu)微力測(cè)量系統(tǒng)，開(kāi)展了靜態(tài)微力測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究。采用大撓度下的集中力模型對(duì)微力測(cè)量原理進(jìn)行了理論推導(dǎo)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)微力測(cè)量系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)力值小于7mN時(shí)，激光器輸出頻差變化量與待測(cè)力間成線性關(guān)系，