本文來源於(yu) 《fun88官网平台》“先進激光技術與(yu) 應用”專(zhuan) 題。

姚波, 陳群峰, 陳雨君, 吳斌, 張驥, 劉昊煒, 魏珊珊, 毛慶和. 基於(yu) 超穩腔PDH穩頻的280 mHz線寬DBR光纖激光器[J]. fun88官网平台，2021, 48(5): 0501014

總編評論：

頻率超穩的超窄線寬激光光源在精密測量領域具有廣泛應用，超穩腔PDH（Pound-Drever-Hall）穩頻技術是獲取這類超穩激光最重要的方案之一。本文報道了一種亞(ya) 赫茲(zi) 線寬超穩分布Bragg反射（DBR）單縱模光纖激光器的製作和性能測試情況。作者在自研的短腔DBR光纖激光器中進行了結構參數優(you) 化，並對其進行了絕熱封裝和精密溫度控製等，後經超穩腔PDH穩頻後實現了亞(ya) 赫茲(zi) 線寬的超穩激光輸出。

目前，已報道的基於(yu) 超穩腔PDH穩頻技術的分布反饋（DFB）單縱模光纖激光器輸出線寬已達毫赫茲(zi) 量級，其所用光纖激光器均為(wei) 國外產(chan) 品。盡管國內(nei) 已有多家科研機構發展出了具備頻率調諧機製的單縱模光纖激光器，但均未用來構建超穩激光光源，因此有必要考察這類自主研製單縱模光纖激光器的超穩腔PDH穩頻效果。

圖1研製的DBR單縱模光纖激光器。(a)結構示意圖；(b)集成樣機照片

中國科學院合肥物質科學研究院安徽光學精密機械研究所毛慶和研究員課題組研製了可用於(yu) 超穩腔PDH穩頻技術獲取超穩激光輸出的自由運轉分布Bragg反射（DBR）單縱模光纖激光器。圖1(a)為(wei) DBR單縱模光纖激光器結構示意圖，(b)為(wei) 集成樣機照片。通過優(you) 化激光器腔結構參數，輔以絕熱封裝和精密溫控等措施，並在腔內(nei) 設置可快速寬範圍調諧激光頻率的壓電陶瓷（PZT），實現了輸出功率45 mW，線寬1.2 kHz，PZT頻率調諧範圍和調諧帶寬分別大於(yu) 3.2 GHz和10 kHz的穩定單縱模激光輸出。

圖2 DBR光纖激光器超穩腔PDH穩頻實驗裝置示意圖

研究人員采用腔長10 cm、精細度360000的超穩光腔，演示了DBR單縱模光纖激光器的PDH穩頻實驗。圖2為(wei) 穩頻實驗裝置示意圖。待穩光纖激光由電光調製器（EOM）產(chan) 生調製邊帶，經準直以及偏振調節後，耦合進入光腔。光腔反回的激光由光電探測器（PD）探測，再與(yu) EOM驅動信號混頻後獲取穩頻所需誤差信號。誤差信號由伺服控製係統（Servo）處理後，低頻成分反饋控製激光器內(nei) 置PZT的電壓，實現對激光頻率低頻段波動的補償(chang) ；高頻成分則反饋至聲光調製器（AOM）驅動控製器，實現對激光頻率高頻段（PZT調諧帶寬以上）波動的補償(chang) 。

圖3 穩頻激光頻率不穩定度的修正的艾倫(lun) 方差

圖4 穩頻激光的拍頻線寬

為(wei) 評估光腔PDH穩頻技術對光纖激光器頻率鎖定的效果，研究人員通過兩(liang) 台穩頻後的激光器進行拍頻，測量獲得穩頻光纖激光器的性能參數。經測試，超穩腔PDH穩頻後的DBR光纖激光器頻率漂移小於(yu) ±10 Hz，1 s和100 s的頻率不穩定度分別達6×10−16和8×10−15（如圖3所示），頻率噪聲降低至8×10-3Hz2/Hz@1-10Hz，激光線寬窄至280 mHz（如圖4所示）。

各項指標表明該單縱模光纖激光器已能用於(yu) 構建亞(ya) 赫茲(zi) 線寬超穩激光光源，這對推動我國自主超穩光纖激光器核心技術與(yu) 器件的發展具有重要意義(yi) 。