具有振动免疫特性光学谐振腔设计方法研究
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作者:
作者单位:

(1.中北大学 仪器与电子学院,山西 太原 030051; 2.中北大学 前沿交叉科学研究院,山西 太原 030051)

作者简介:

金丽(1989-),女,山西太原人,博士,中北大学仪器与 电子学院讲师,主要从事超窄线宽稳频激光方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

山西省青年科技研究基金(201901D211277)和山西省高等学校科技创新项目资助(2020L0267)和中北大学科学研究基金(XJJ201901)资助项目 (1.中北大学 仪器与电子学院,山西 太原 030051; 2.中北大学 前沿交叉科学研究院,山西 太原 030051)


Study on the design of vibration-immune optical resonator
Author:
Affiliation:

(1.School of Instrument and Electronics,North University of China,Taiyuan,Shanxi 030051,China; 2.Academy for Advanced Interdisciplinary Research,North University of China,Taiy uan,Shanxi 030051,China)

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    摘要:

    窄线宽稳频激光是研制光学原子钟、引力波探测、 光学频率合成器以及低噪声微波源等研究的核心部分,由振动噪声引起的频率噪声已成为实 现具有更窄线宽、更高频率稳定度 激光的主要限制性因素。本文利用Ansys有限元分析的方法,通过优化参考腔的切割深度和 支撑位置以及ULE环的尺寸,使得腔镜在振动作用下保持平行同时腔镜各点均具有较低的振 动敏感度,避免了由于装配误差引起腔长变化的问题。在对光学参考腔几何尺寸优化设计后,对光学谐振腔不同频率处的振动敏感度进行测试及分析,结果表明在最佳支撑位置下空间三轴方向的振动敏感度均可被抑制至 10-10 g-1量级,实验结果和仿真结果相吻合。此方法为振动免 疫结构腔体的设计提供了一种思路,也为进一步实现具有更高频率稳定度、更窄线宽激光奠 定了基础。

    Abstract:

    Lasers with ultra-narrow linewidth and high frequency stability are th e critical component for the development of optical atomic clocks,gravitational wave detection,optical frequency synthesizers and low-noise microwave sources. Vibration-induced frequency noise has become a major limitation for lasers with narrower linewidth and higher frequency instability.In this paper,we optimize the cutting depth and support positions of the reference cavity and the size of the ULE ring by utilizing Ansys finite element analysis.The cavity mirrors are parallel with each other and each point of the cavity mirror has low vibration sensitivity,avoiding the problem of cavity length variation due to assembly errors.After optimizing the geometry of the optical cavity,we measured and analyzed frequency response of the vibration sensitivity of the reference cavity,the expe rimental results show that the vibration sensitivity of the cavity in three dime nsional axes can be suppressed to the order of 10-10 g-1 with the optimal support position,and the experimental and simulation results are in good agreement.This work provides a method for the design of vibratory-immune cavit y and lays a foundation for the realization of laser with higher frequency stabi lity and narrower linewidth.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

金丽.具有振动免疫特性光学谐振腔设计方法研究[J].光电子激光,2020,31(10):1083~1088

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  • 收稿日期:2020-07-25
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  • 在线发布日期: 2021-01-22
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