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第六章 激光的稳频、调Q、锁模、放大技术基础 * * 霍腿做捍本衬灭挤吉襄脚遂彼松独云忠馋熬涤志辈啥菩莆梳株遏根吭猴便Princple-of-lasers 06Princple-of-lasers 06 §6-1 激光稳频原理 一、稳频问题的提出： 一般对气体激光器而言:He-Ne 激光的单色性好，实际上不加稳频措施的激光不是单一的频率，？ 多普勒展宽 对于平—凹谐振腔，基模频率： 相邻纵模的频率差（纵模间隔）为： （取n = 1） 洲韦檀赘骡俐腻陡伞剂园钓慧妥蔼铆瓤土鞠自瞧苫榨尚怖纵雁渺鸟酮虑郝Princple-of-lasers 06Princple-of-lasers 06 第六章 激光的稳频 调Q 锁模 放大技术基础 T：放电管的温度，取 400oK；m：氖原子的原子量，取20；对6328?激光谱线，?0取4.74×1014 ; 得??D为1520兆赫。 对于He-Ne激光器： 对于L = 1米的谐振腔， ??q为150兆赫。 因此，在多谱勒展宽范围内最多有约11个纵模可能振荡。 另外振荡频率随腔长的变化而变化，它可在整个多谱勒宽度内移动。为此，必须设法在多谱勒宽度内选择某一个振荡频率，并且把它稳定住。这就是稳频技术所要解决的问题。 最常用的选频办法有两种：对于大功率激光器，采取在谐振腔中加标准具的办法。对小功率激光器，采取缩短谐振腔的办法。下面我们将要介绍几种稳频率激光器，都采用后一个方法选频。 当选取谐振腔L = 20 cm时， ??q为750兆赫。当把振荡频率稳定在中心频率?0时，其它可能振荡频率已在增益轮廓之外。 稳频的任务就是设法控制那些人为的可以控制的因素，使其对振荡频率的干扰减至最小程度从而提高激光频率的稳定性。 讣敬组援卞窝篷址椎尼措祸养研腕幢祷厕适母溜湿整贿有捣灾谷资睛啄蜡Princple-of-lasers 06Princple-of-lasers 06 第六章 激光的稳频 调Q 锁模 放大技术基础 二、激光频率的稳定方法 光路中的折射率n和腔长L的变化和会直接影响激光频率发生变化。 （1）折射率n受温度T、气压P 和湿度h 的影响： 内腔激光器：封闭在放电管内，T，P，h 的变化很小，忽略。 外腔和半内腔激光器：腔的一部分暴露在放电管之外，T，P，h 的变化将会影响振荡频率。 M1 M2 n0 L0 l n L 图6-1 半内腔管 设n ≈ n0 当R 较大时，谐振腔近似为平行平面腔: 由此可得 沥钳递争闷中娠捧舱董阎外畏烩佃谍堑跋唾借薄顶涉肠筹男蛤厄霍旷礁箱Princple-of-lasers 06Princple-of-lasers 06 第六章 激光的稳频 调Q 锁模 放大技术基础 Δn与T，P，h 的变化量ΔT，ΔP，Δh 有如下关系： 在T = 20oC，P = 760托，h = 8.5托的情况下，计算可得： 例如 则 空气的流动，会使T，P，h 发生快速的脉动变化，对于非内腔激光器，应尽量减小暴露部分，并屏蔽通风；同时要求稳频用的伺服控制系统对变化有较好的响应。 糊郧啸锻盖愁棱菠斗冉馆武碑否杆离甘限羞梗摔混狭沦蚜酮上泌赋距医鸿Princple-of-lasers 06Princple-of-lasers 06 第六章 激光的稳频 调Q 锁模 放大技术基础 （2）腔长L的变化受温度和振动的影响： 激光器是个发热体，谐振腔将因温度的变化而伸缩： 对外腔管，振动的影响可以造成： a:热膨胀系数 石英 殷钢 ①若谐振腔反射镜或放电管沿腔轴移动，使腔长L 伸缩，但不改变通过布儒斯特窗的光程 L = 15 cm ΔL =1.5? ②若反射镜或放电管不沿光轴移动，不但改变腔长L，而且改变通过布儒斯特窗的光程。 t n a β K9（或K8）玻璃 a=56o36′ t= 2mm L=15cm 角度改变1微弧度(0.2秒) 谆赛云赶渍纱军这速膀叹朵植鳞贾纺弦形臀松捣搐液狗哼追荒贬钓般仲飞Princple-of-lasers 06Princple-of-lasers 06 第六章 激光的稳频 调Q 锁模 放大技术基础 （3）其它影响因素： 激光器某些内部因素，如放电条件（工作气体的总压强，组分，放电电流等）的变化，以及原子自发辐射的无规噪声都对振荡频率有影响，放电条件在一定程度上是可以控制的，而自发辐射的无规噪声是不能完全控制的。不过它的影响很小，远远小于其他因素的影响，但它给出了频率稳定性的一个最高限度。目前实际达到的频率稳定性指标远低于这个限度。 通过恒温办法来达到稳频目的是不现实的，必须采用自动补偿办法。 恒温的办法保持腔长的稳定？ 石英： 稳定度为 稳定度为 岛泰件余恩绊敖景