天博综合体育中国官方网站phisto激光器–超低噪声和超窄线宽

天博综合体育中国官方网站phisto系列激光器兼具超低噪声和超窄线宽优势，是广受青睐的商用连续（cw）激光器。单片非平面环形振荡器（npro）架构与有源噪声抑制技术相结合，为引力波研究、原子冷却与捕获、激光雷达、长路径干涉测量、光通信和其他高性能应用提供了宝贵的光学工具。

简介

2015年9月首次探测到引力波（GW）时²²之一的时空调制信号。检测这些微小时空变化的首选方法是使用超稳定激光器的长距离干涉测量法。这些干涉仪（ ligo geo600 geo600，处女座，kagra（kagra）均具有长达数公里、呈90度角的干涉仪臂。为了检测引力波，该系统需要能够测量相当于万亿分之一波长的路径差，其精度在光学干涉测量中是前所未有的。为了实现尽可能低的噪声，前面提到的所有四个引力波天文台的光学系统都以^[1]。

另一个严重依赖低噪声激光器的应用是捕获冷原子。在此应用中，天博综合体育中国官方网站phisto 的放大版本（高达55 W），并用于形成各种冷原子的光学偶极子陷阱。其高级版本是形成光学晶格，并用于形成各种冷原子的光学偶极子陷阱。其高级版本是形成光学晶格–一种由微阱组成的光学景观，冷原子分布在其中。光学晶格在使用冷原子研究相变、光学原子钟、双原子分子和量子模拟器的研究中得到了广泛应用。在此应用中，激光器在强度和相位方面的光学稳定性对于确保获得最低原子加热速率至关重要，这能够最大限度延长实验时间。上述应用只是窄线宽、高稳定性连续波激光源实现的众多功能中的一小部分。激光雷达、光频率标准、压缩光实验、激光注入播种、自由空间光通信、光学测量、纳米颗粒捕获以及许多其他领域都受益于

npro - 整体稳定性

自1984年5 byer，凯恩及其同事在斯坦福大学发明以来^[2]，非平面环形振荡器（npro）仍然被认为是噪声超低的连续波激光器架构。获得低输出噪声的关键之一是稳定的激光腔。典型的单模激光器包含增益介质和各种光学器件

单向npro振荡的完整理论^[3]不在本白皮书的讨论范围之内。总而言之，晶体被置于强磁场中

图1：npro 晶体内部光模（蓝色箭头）的示意图（橙色箭头代表泵浦光）

线宽和频率调谐

npro 的频率特性（即线宽

当然，窄线宽谐振器仅适用于短期应用，除非可以主动控制频率漂移。在，天博综合体育中国官方网站phisto中，使用两种不同的机制来提供发射频率的快速、精细控制以及缓慢、粗略控制。通过扩展

通过使用连接到晶体的其中一个大型非光学刻面（即图1中的水平表面之一）的压电换能器（PZT）元件，可实现快速、精细控制。PZT 元件提供的晶体压缩（应变）发生变化）发生变化，进而导致纵模频率发生变化。该高速环路可在高达，进而导致纵模频率发生变化。该高速环路可在高达100kHz的带宽下运行，并以，1 MHz/v

通过改变npro 温度（温度调谐）可以解决缓慢但较大的频率变化问题。：yag：yag：晶体热膨胀系数和折射率随温度的变化。除了这些影响之外，温度变化还会导致天博综合体育中国官方网站phisto 版本可提供更宽的无跳模调谐范围（扩展调谐范围选项，跳模之间的调谐为（15 GHz）。使用特定谱线的用户还可以选择将调谐范围转移到较低频率（低至281.565 THz（THZ）。图3总结了在进行温度和PZT调谐时天博综合体育中国官方网站phisto的整体调谐特性。

相位噪声和频率锁定

相位噪声是激光器频率线宽误差的名称。毫不奇怪，单片，单片，这些元件必然会相互产生振动或热漂移。根据预期应用

当天博综合体育中国官方网站phisto频率噪声以这种方式表达时，它遵循1/f行为。频率噪声在1Hz时，约为10⁴Hz/√Hz，在10kHz时会降至1Hz/√Hz（图4（4）。先前的独立测试表明天博综合体育中国官方网站phisto在各种频率下均可提供超低的相位噪声^[4]。由于具有这种独特的性能，天博综合体育中国官方网站phisto系列激光器是需要超低频率噪声应用的理想选择。

温度和pzt调谐机制可用于在外部控制下顺畅地调谐激光器，也可用于针对那些需要绝对固定频率输出的应用₂）过渡线，还可用于将其发射频率锁定到这些线的其中某个超精细跃迁中。这使其成为绝对频率参考和高精度计量的理想激光源。图6显示了碘锁定Pro天博综合体育中国官方网站theus的艾伦偏差测量示例。这里的Properetheus激光被锁定到分子碘的r（56）32-0跃迁的a10分量上。20小时内记录的艾伦偏差测量表明20小时内记录的艾伦偏差测量表明：〜10^-13的相对稳定性（修改后的艾伦偏差平均超过（1秒）降至3·10-14 （平均超过1000秒）^6]。

在不需要绝对频率且用户希望在较高频率下稳定激光输出的应用中，天博综合体育中国官方网站phisto可提供将激光锁定到稳定的高精细腔体中所需的功能。

幅度噪声和降噪

天博综合体育中国官方网站phisto产品系列还具有极低的幅度噪声。顾名思义，幅度噪声是指输出强度中的任何微小抖动。幅度噪声通常表示为相对强度噪声（rin），它是根据测量时的平均功率电平进行了标准化的噪声。在像天博综合体育中国官方网站phisto这样的二极管泵浦固态激光器中，幅度噪声的主要来源通常是由残余泵浦二极管噪声产生的弛豫振荡。

弛豫振荡发生在任何激光器中，其中上态寿命长于腔阻尼时间，即当激光泵浦功率关闭时激光器中所有循环功率衰减的时间（主要通过输出耦合器损耗，即当激光泵浦功率关闭时激光器中所有循环功率衰减的时间（主要通过输出耦合器损耗，。对于二极管泵浦激光器

功率调节和波长选项

一般来说，随着泵浦功率的增大，npro将产生正热透镜效应^[7]表明当泵浦功率增加时，热透镜效应将导致模态光斑尺寸减小。最终，这将导致泵浦二极管和谐振器基模之间的模式匹配丢失

尽管npro晶体通常提供的nd：yag基本波长为1064nm，但特定应用可以从不同的波长中受益。因此，天博综合体育中国官方网站phisto激光器还提供具有绿光（532 nm）输出的倍频版本（（Pro天博综合体育中国官方网站theus型号）

140222_140225

稳健的设计

单片谐振器的设计也比由分立元件构建的典型激光器更加可靠。不仅整个腔体封闭在大量活性介质中，而且除了一个表面之外的所有表面都使用内反射

参考文献

[1]p。 Kwee等人., 选择。表达20，10，pp。10617-10634（2012）
[2]T.J。凯恩（R.L. Byer），， Opt. Lett.10，65（1985）
[3]A.C。 Nilsson，E.K。 Gustafson，R.L。Byer， IEEE J.量子电子。QE25，767（1989）
[4]k。 Numata等人， Proc。 spie 10511，固态激光XXVII：技术和设备，105111d（2018）
[5] j。是的，等等， IEEE T. instrum。测量。48，2，第544-549页（1999）
[6]https：//tem-天博综合体育中国官方网站sstechnik.de/en/
[7]i。 Freitag，A。Tunnermann，H。Welling，选择。 comm。115，pp。511-515（1995）