王希群 1,2,3,4吕卓 1,2,3,4王远方舟 1,2,3,4付玉 1,3,4[ ... ]金振宇 1,3,4,*
1 中国科学院云南天文台，昆明 650011
2 中国科学院大学，北京 100049
3 云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室，昆明 650011
4 云南省应用天文技术工程实验室，昆明 650011
针对地基大口径太阳望远镜的基于里奥滤光器的太阳窄带观测系统存在的频率漂移问题，提出了在线全视场频率漂移测量方法，并在NVST高分辨太阳光球观测实验系统进行了实测验证。实测表明，对全视场的频率漂移测量误差RMS小于0.1 pm。利用该方法测得的系统频率漂移可用于校正磁像仪的全视场频率漂移，提高太阳大气的磁场和速度场测量精度。
频率漂移 滤光器 太阳磁场测量 同步采集 在线测量 多光谱成像 Wavelength drift Filter Measurement of solar magnetic field Synchronous acquisition Online measurement Multispectral imaging
1 中国计量科学研究院几何量计量科学研究所，北京 100029
2 中国计量大学计量测试工程学院，浙江 杭州 310018
3 北京理工大学光电学院，北京 100081
研究了在－20～40 ℃环境温度下633 nm内腔式He-Ne激光管的自由运转特性，设计了激光器系统的预热和稳频控制方案，实现了633 nm内腔式He-Ne激光器的频率稳定。当室温约为24 ℃时，锁定后的热稳频激光器与高精度碘稳定激光器的拍频结果显示，3 h内频率的相对标准不确定度为u＝6.4×10－9，阿伦方差为7.0×10－11(采样时间τ＝1 s)，3个月内的频率复现性优于4.6×10－9。研究了在－20～40 ℃范围内不同环境温度下锁定后输出激光的频率漂移规律，实验结果显示，稳频后激光输出频率随环境温度的漂移量约为293 kHz/℃，与采用压力估算模型计算得到的漂移值268 kHz/℃相一致。因此，当激光器工作在一个较大的温度范围内时，可以通过插值校准来获得更准确的参考输出频率。
激光器 内腔式He-Ne激光器 双纵模 功率平衡 高低温试验 频率漂移
为了实现高灵敏度的光纤温度传感，提出并验证了一种具有双倍布里渊频移间隔的多波长掺铒光纤温度传感器。实验采用1558.214 nm波长的激光输出作为布里渊泵浦，经掺铒光纤放大器放大后再通过由2个三端口环形器和1段20 km的单模光纤构成的双倍频布里渊增益腔，其中单模光纤既是布里渊增益介质又是温度传感元。实验结果表明：在产生的7个高信噪比且稳定的双倍频下，得到的温度传感系数从2.186~15.328 MHz/℃可调，且最高阶斯托克斯波的温度测量误差为±0.322 ℃。
受激布里渊散射 多波长布里渊光纤激光器 双倍频 温度传感 频率漂移 stimulated Brillouin scattering multi-wavelength Brillouin fiber laser double frequency temperature sensing frequ-ency drift
李路 1,2,3,4庄鹏 1,2,3谢晨波 1,2,3王邦新 1,2,3邢昆明 1,2,3
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
4 皖西学院 机械与车辆工程学院，安徽 六安 237012
多普勒测风激光雷达通过分析系统回波信号的多普勒频移反演出风速，为提高风场探测精度，从稳频技术方面展开研究。在稳频过程中，分别采取措施消除激光频率的长期漂移和短期抖动。针对激光频率的长期漂移，设计并研制了种子激光器温控箱，通过水浴的控温方式大大减小了激光频率的长期漂移，将激光频率稳定在±50 MHz以内；针对激光频率的短期抖动，采用以碘分子吸收池为核心器件的稳频系统，通过半导体控温方式对碘分子吸收池精确控温，控温精度达0.03 ℃，提高了稳频精度，将激光频率进一步稳定在±8 MHz以内，满足±10 MHz以内的设计精度要求。通过搭建多普勒测风激光雷达系统，对发射激光稳频装置进行系统验证，连续4组风场观测结果表明：系统探测高度为17 km，绝大部分方差在4 m/s以下，满足测风激光雷达测量指标的要求。
多普勒测风激光雷达 激光频率漂移 稳频 碘分子吸收池 温控 Doppler wind measurement lidar laser frequency drift frequency stabilization iodine molecular absorption cell temperature control 红外与激光工程
2021, 50(3): 20200289
南昌理工学院 光电材料重点实验室, 江西 南昌 330044
窄线宽激光器在光学传感领域取得广泛应用, 激光器的频率漂移和噪声大小直接影响光学传感器测量精度, 采用自外差拍频方法对窄线宽光纤激光器和半导体激光器的频率漂移和噪声特性进行了初步测量。进行了频率漂移测量理论计算, 仿真分析了延时光纤长度与频率漂移大小对应关系, 确立了延时外差光纤长度;搭建了基于自外差结构的窄线宽激光器频率漂移测试装置, 对测试装置组成进行了叙述; 基于该测试装置进行了窄线宽激光器的频率漂移和噪声测试, 测试表明光纤激光器和半导体激光器均存在明显的频率漂移, 漂移速度大约2MHz/10s, 光纤激光器的频率噪声要明显低于半导体激光器, 与两型激光器的频率噪声测试结果吻合, 提出的激光器频率漂移和噪声测试装置, 为激光器频率漂移和噪声优选对比提供了一种方便、快捷的测试方法。
半导体激光器 光纤激光器 延时自拍 自外差结构 频率漂移 semiconductor laser fiber laser delayed self-timer self-heterodyne structure frequency drift
广州大学 机械与电气工程学院, 广东 广州 510006
为推动旋转行波超声电机的发展及其在精密驱动领域的应用, 综述了其性能提升技术研究进展并分析了现阶段尚且存在的技术问题。首先, 从定子行波的合成、质点椭圆运动轨迹、接触界面的摩擦驱动等方面论述了传统旋转行波超声电机的运行机理。然后, 从结构优化和新材料应用角度综述了旋转行波超声电机的发展及其局限性; 从温升控制角度阐释了温度变化对超声电机性能的影响并介绍了现有解决方案; 论述了变预压力对谐振频率漂移的耦合影响, 并指出了目前研究存在的不足; 从双行波驱动角度分析了超声电机发展过程中的重大突破, 概况了其研究历程及可行的发展方向。最后, 归纳了旋转行波超声电机亟待解决的技术难题, 并建议了解决方案。
超声电机 性能提升 温升 频率漂移 双行波 ultrasonic motors performance promotion temperature rise frequency shifting dual traveling wave
暨南大学光子技术研究院, 广东 广州 511486
设计并搭建了一种基于相干检测和瑞利散射的光源频率稳定性测量系统,以实现对光源微秒量级瞬时微小频偏的测量。基于该测量系统对布里渊分布式传感系统中光源频率波动所导致的性能劣化进行了研究。研究表明频率波动较大的激光源会造成测量得到的布里渊增益谱展宽,并逐渐偏离洛伦兹谱型,导致布里渊频率测量的误差较大,最终将传感距离限制在15 km之内。而频率波动较小的激光源可以使系统的传感距离达到50 km。
光纤光学 布里渊分布式传感 激光光源 频率漂移 相干接收 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170624
1 山西大学光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
研制出一台全固态低噪声连续单频Nd∶YVO4-LBO双波长激光器,通过优化三硼酸锂(LBO)的匹配温度,获得了波长为1.06 μm的激光功率为3.8 W、波长为532 nm的激光功率为7.8 W的连续单频双波长激光输出,并有效降低双波长激光的强度噪声和相位噪声。实测的1.06 μm和532 nm波长激光的强度噪声均在分析频率大于3.5 MHz时达到散粒噪声极限,相位噪声均在分析频率大于5 MHz时达到散粒噪声极限。当采用Pound-Drever-Hall锁腔技术锁定激光器的腔长时,1.06 μm波长激光在1 h内的频率漂移小于±0.8 MHz。实测的1.06 μm和532 nm波长激光在5 h内的功率波动分别小于±0.63%和±0.47%,光束质量因子分别为1.04和1.12。
激光器 连续单频 频率漂移 强度噪声 相位噪声
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
针对相位敏感光时域反射计(ΦOTDR)分布式光纤扰动传感系统中激光器的频率漂移严重影响系统定位准确度的问题, 提出了一种新的基于频谱分析的定位算法。该算法将采集的散射曲线数据进行傅里叶变换, 然后选择特征频率区间进行功率谱累加得出定位结果, 可以有效抑制激光器频漂引起的定位误差。最后搭建了长度为8km的样机进行定位算法的测试, 系统的信噪比得到了改善, 定位准确性提高, 验证了算法的有效性。
激光器频率漂移 定位算法 频谱分析 特征频率区间 laser frequency drift ΦOTDR ΦOTDR localization algorithm spectrum analysis characteristic frequency range
汪绍茂 1,2,3,*商俊娟 1,2,3崔凯枫 1,2,3张平 1,2,3[ ... ]黄学人 1,2
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院武汉物理与数学研究所中国科学院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
将自由运转的激光器参考锁定在隔振、恒温、高细度的Fabry-Pérot (F-P)参考腔上，获得了短期稳定性频率较好的窄线宽激光。为了降低温度对激光频率稳定性的影响，F-P腔的腔体一般选用具有超低热膨胀(ULE)系数的玻璃材料。ULE玻璃存在一个特定的温度点，该温度点下其ULE系数接近0，称之为拐点温度。由于其拐点温度通常低于或者高于室温，因此设计了一套主动温控装置，该装置可在高真空环境中将F-P腔的温度控制在-5~40 ℃范围内，并且一天内F-P腔的温度波动范围在±0.005 ℃以内。该温度控制装置可应用在工作波长为729 nm的ULE F-P腔系统中，当该参考腔的温度控制在拐点温度（17.3 ℃）附近时，平均线性频率漂移控制在100 mHz/s以内。
激光光学 频率稳定性 窄线宽激光 拐点温度 频率漂移 激光与光电子学进展
2017, 54(3): 031401
