【摘 要】
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随着科技的发展,国防、科研等领域对时间的需求越来越高,准确度和稳定度更高的光频标有望替代目前广泛应用的微波频标。光频标主要可以分为激光振荡器、离子/原子囚禁系统和飞
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随着科技的发展,国防、科研等领域对时间的需求越来越高,准确度和稳定度更高的光频标有望替代目前广泛应用的微波频标。光频标主要可以分为激光振荡器、离子/原子囚禁系统和飞秒光梳三个部分。超稳激光系统作为光频标的本地振荡源是整个光频标系统的核心部分。在实验中,我们利用Pound-Drever-Hall(PDH)稳频技术将激光锁在Fabry-Perot腔上获得超稳激光。影响超稳激光稳定性的主要因素有超稳腔的机械振动、超稳腔的温度抖动、激光功率的抖动、光电探测器的噪声以及超稳腔的热噪声等。因此,我们需要控制这些噪声对系统的影响。本文将会重点介绍其中超稳腔的温度控制系统、激光功率稳定系统以及低噪声PDH误差信号光电探测器的制作。在超稳腔的温度控制系统实验中,我们采用了数字控制的方法控制放有超稳腔的真空室温度。真空室温度波动的标准偏差达到了1.210-4℃,经过理论计算可知,由此导致的激光线宽展宽为12mHz。激光功率稳定实验则是通过控制声光调制器的驱动功率改变±1级光转换效率的原理来实现。通过PID调节反馈系统,可以使得激光在1Hz处的稳定度可达到0.01%,达到了实验的设计需求。此外,本文还研究了低噪声PDH误差信号光电探测器的工作原理。在理论上分析了光电探测器的工作原理,并计算了信噪比和噪声等效输入功率。在实验中对自制的光电探测器进行测试,测试结果符合理论计算。
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