Author Affiliations
Abstract
1 Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou 350002, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Fujian Science and Technology Innovation Laboratory for Optoelectronic Information of China, Fuzhou 350108, China
In this paper, the frequency difference of the eigen polarization modes of the Nd:YAG crystal laser at different polarization ratios is experimentally studied, and to the best of our knowledge, the correlation between the frequency difference of the eigenmodes and the output polarization degree is reported for the first time. Combined with the analysis of the polarization beam profile, it is proved that the polarized laser produced by the isotropic crystal is due to the frequency locking of the eigen polarization modes. The weak birefringence in the crystal causes the round-trip phase difference of the orthogonal polarization modes, which leads to the frequency difference between the polarization modes. By the adjustment of the cavity mirror, the anisotropic loss will interact with the round-trip phase difference. The eigen polarization modes can reach frequency degeneration, and then be coherently combined to produce linearly polarized laser output. This work provides a useful reference for understanding the physical mechanism of polarized lasers realized by isotropic crystals.
linear polarization frequency difference weak birefringence Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 111401
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
2 西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西 西安 710065
为了实现高精度绝对距离测量，提出了双腔双频Nd∶YAG激光器（TCDFL）合成波绝对距离干涉测量方案。以正交解调Pound-Drever-Hall稳频的大频差TCDFL作光源，采用马赫-曾德尔干涉仪结构，设计了双频激光合成波绝对距离外差干涉测量系统，获得了两路同频外差干涉信号，对其进行比相测量，得到合成波干涉条纹的小数级次；对被测距离进行粗测，可唯一确定合成波干涉条纹的整数级次，从而实现绝对距离测量。建立了频差为24 GHz的二极管泵浦1064 nm正交线偏振TCDFL合成波长标定与绝对距离干涉测量实验系统，实验结果表明：空气中的合成波长标定值为12.4614 mm，其标准差为0.13 μm；当被测绝对距离为900 mm时，其重复测量平均值为899.3851 mm，标准差和测量不确定度分别为1.36 μm和4.08 μm。该实验研究为今后研究开发超精密绝对距离干涉测量仪奠定了坚实基础。
大频差双腔双频Nd∶YAG激光器 正交解调Pound-Drever-Hall稳频 绝对距离干涉测量 合成波长 马赫-曾德尔干涉仪 光外差 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312025
1 南通大学 机械工程学院，江苏 南通 226019
2 清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084
频率差可调的加力型频率分裂氦氖激光器具有广阔的应用前景，目前鲜有关于该激光器频率差热漂移的具体报道，但它是一个重要的应用指标，特别是在光刻机用干涉仪中需要重点关注。采用弹性加力法对双折射-塞曼氦氖双频激光器进行频率差赋值，详细观察了频率差在开机漂变阶段、过渡阶段及稳定阶段状态的变化过程， 给出了频率差对开机时间的曲线。实验表明稳频作用下的频率差的稳定性优于23 kHz/h，重复性优于130 kHz。此外还就不同结构或材料的弹性加力元件对频率差的影响进行了对比分析，实验表明系统温度分布的均匀性和稳定性对频率差热漂移起重要作用。
弹性加力 氦氖激光器 频率差 热漂移 elastic force-exerting He-Ne laser frequency difference thermal drift 红外与激光工程
2021, 50(2): 20200392
双偏振激光谐振腔能够产生两个垂直偏振的横模模式, 分别为基横模（TEM00）和具有轨道角动量的涡旋光束（LG01）, 二者在光频率上具有频差。为了研究两个横模的频率差调谐特性, 采用温度与电压相结合的调谐技术方法, 实现拍频信号在不同频率范围的连续调谐。理论计算分析了两模式频差分别与温度和电压的对应关系, 实验实现了频差的大范围可调谐性, 并对频差的调谐精度进行了测量分析。结果表明, 频差与温度和电压之间都呈现出良好的线性关系, 并得到对温度和电压的调谐斜率分别为3.14GHz/K和1.76MHz/V。该研究能够更好地分析双偏振谐振腔直接产生涡旋光束现象, 并在激光通信和激光雷达探测等技术领域具有应用价值。
激光器 固体微片激光器 双频激光器 频差可调谐 涡旋光束直接产生 lasers solid microchip laser dual-frequency laser tunable frequency difference vortex beam generated directly
张瑞 1,2,3,*陈媛媛 1,2,3景宁 1,2,3王志斌 1,2,3[ ... ]解琨阳 1,2,3
1 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
2 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
3 中北大学电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
提出了一种基于双弹光差频调制的中红外相位延迟精确测量方法。通过两个硒化锌型弹光调制器(PEM)的差频降低系统调制频率,产生载有被测相位延迟的低频调制信号,调制后的1倍差频幅值和2倍差频幅值相除可求得被测波片的相位延迟。该方法可有效抑制光强波动及PEM相位延迟波动对测量的影响,提高测量精度。对测量原理进行了理论推导,设计了硒化锌型PEM和实验系统。实验结果表明,相位延迟测量误差不大于0.004%,灵敏度可达5×10
-4 rad。
测量 弹光调制器 差频调制 相位延迟 高精度
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院 精密仪器系, 西安 710048
设计了一种端面泵浦扭转模腔双频Nd∶YAG激光器系统, 该激光器以偏振分光棱镜作为偏振元件, Nd∶YAG晶体的两端各放置一个四分之一波片, 在垂直于腔轴的平面内旋转其中一个波片, 输出连续可调谐双频激光, 最大调谐范围为一个激光谐振腔纵模间隔.采用琼斯矩阵进行了理论分析, 得出频率分裂量与波片转角成正比关系.实验研究了扭转模腔选模特性、纵模分裂特性和偏振特性.结果表明：两个四分之一波片正交时, 激光器输出线偏振单纵模激光, 扭转模腔失谐时, 单纵模分裂为两个正交的线偏振模, 实验获得的最大频率分裂量为3 GHz.实验结果与理论分析一致.该连续可调谐双频Nd∶YAG激光器结构简单, 可用于激光干涉测量和微波光电子等领域.
双频激光器 Nd∶YAG晶体 纵模分裂 扭转模腔 频差调谐 Dual-frequency laser Nd∶YAG crystal Mode splitting Twisted-mode cavity Frequency-difference tuning 光子学报
2018, 47(10): 1014001
1 杭州电子科技大学通信工程学院, 浙江 杭州 310018
2 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
3 防化研究院, 北京 102205
4 杭州电子科技大学学校办公室, 浙江 杭州 310018
实验研究了在一定抽运条件下, Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4组合晶体双频激光器随温度变化的输出特性。在实验过程中, 设置抽运电流为14.5 A, 以5 ℃为间隔增加组合晶体的热沉温度, 当温度由5 ℃升至40 ℃时, 激光器实现了大于310 GHz的超大频差双频激光信号输出。实验结果发现：输出双频激光信号的功率均与热沉温度呈负相关关系, 拟合出的左、右峰功率随热沉温度的变化率分别为-0.0190 ℃-1和-0.0082 ℃-1; 尤其当热沉温度为32.36 ℃时, 双频激光器达到功率均衡状态。此外, 实验结果还发现输出双频激光信号的波长会随着热沉温度的上升发生线性红移, 其中左峰漂移速度为9.70 pm·℃-1, 右峰漂移速度为6.12 pm·℃-1。
激光器 组合晶体 频差 功率均衡 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 091407
1 杭州电子科技大学通信工程学院, 浙江 杭州 310018
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
实验研究了基于Nd:YVO4晶体的亚太赫兹(sub-THz)双频微片激光器(DFL)的热效应及其对输出激光信号频差的影响。在实验中, 通过改变DFL的温度, 实现了激光信号频差的调谐。实验结果表明, 在一定温度范围内, DFL的激光信号频差随激光器温度的升高呈线性增长, 以此可实现频差的温度调谐。
激光器 频差调谐 温控 双频微片激光器 发射截面
