[发明专利]一种高稳定法布里-珀罗腔装置及其应用的激光输出系统

说明书

本发明公开了一种高稳定法布里‑珀罗腔装置，包括有法布里‑珀罗腔体、真空室、壳体，法布里‑珀罗腔体内设置有平面反射镜、凹面反射镜，真空室罩设于法布里‑珀罗腔体外，在真空室两端设有密封法兰窗片，真空室通过抽气支管连接分子泵，分子泵法对法布里‑珀罗腔体、真空室与密封法兰窗片构成抽的空间进行抽真空，壳体套设于真空室外，在壳体外表面设置有半导体制冷片，半导体制冷片连接有水冷机。本发明采用膨胀系数在10^‑6k^‑1微晶玻璃制成法布里‑珀罗腔，对其进行温度控制，并使其处于真空环境中，降低激光频率噪声，提高激光频率稳定性，同时使用PDH技术，压窄激光线宽，获得高稳定性、复现性、窄线宽宽等优点的632.8nm频率参考及激光。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种高稳定法布里-珀罗腔装置及其应用的激光输出系统。

背景技术

从年美国物理学家梅曼制成第一台红宝石激光器以来,激光器已经具有年的发展历史，到今天为止，激光器的种类已经多种多样。与普通光源相比，激光具有很好的单色性，线宽比较窄。自由运转的激光器依然无法满足一些对线宽和频率稳定度要求更高的研究领域，比如激光测距、光频标准、引力波探测、精密测量等。因此，需要进一步研制窄线宽、高频率稳定度的激光源。

人们采用一些被动措施来降低激光频率噪声，如对激光器进行温度控制和隔离机械振动，使激光器运行更加稳定，有效提高了激光频率稳定性。通过使用主动稳频技术可以有效压窄激光线宽。具体方法有两种，一种是利用原子跃迁谱线中心频率作为频率参考，例如饱和吸收稳频，另一种是利用外部频率标准作为频率参考，例如把F-P腔的共振频率作为频率参考，再结合Pound-Drever-HallPDH技术进行稳频。任何一种稳频方法都需要频率参考，频率参考的基本要求是高稳定性、复现性、较窄的光谱线宽等，所以选择合适的频率参考将直接影响稳频效果。

现有的输出中心波长为632.8nm的激光器，自由运转状态下输出激光线宽大于1MHz，无法满足一些对线宽和频率稳定度要求更高的研究领域，比如激光测距、光频标准、引力波探测、精密测量等。因此需要采用一些被动措施与主动稳频技术来有效压窄激光线宽。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，提供了一种高稳定法布里-珀罗腔装置及其应用的激光输出系统，获得高稳定性、复现性、较窄的光谱线宽等优点的632.8nm频率参考及激光。

为实现本发明目的而提供的一种高稳定法布里-珀罗腔装置，包括有法布里-珀罗腔体、真空室、壳体，在所述法布里-珀罗腔体内设置有贯穿法布里-珀罗腔体的光通道，所述光通道沿其中心轴线的两端分别设有尺寸相同的平面反射镜、凹面反射镜，所述真空室罩设于所述法布里-珀罗腔体外，在所述真空室两端开口设置有密封法兰窗片，在所述真空室上设有抽气支管，所述抽气支管连接有分子泵，所述分子泵用以对法布里-珀罗腔体、真空室与密封法兰窗片构成的空间进行抽真空，所述真空室外表面设置有热敏电阻，所述热敏电阻电连接有温度温度控制器，所述壳体贴合套设于所述真空室外表面，所述壳体与所述真空室贴合处设有导热硅脂层，在所述壳体外表面设置有半导体制冷片，所述半导体制冷片两端通过水冷头连接有水冷机，所述半导体制冷片电连接温度控制器。

作为上述方案的进一步改进，所述法布里-珀罗腔体为长度100mm、直径50mm的中空圆柱体，由膨胀系数10^-6k^-1的微晶玻璃制成。

作为上述方案的进一步改进，所述平面反射镜、凹面反射镜由熔融石英制成，直径25mm，厚度6.35.mm，所述凹面反射镜的凹面曲率半径为1000mm，所述平面反射镜、凹面反射镜相对面侧设有高反射膜，另一侧设有增透膜，所述高反射膜在632nm处的0°反射率为99.9885.％，偏差在正负0.0035％之间，所述增透膜在632nm处的0°透射率约为0.01％，精细度为27000，线宽为55KHz。

作为上述方案的进一步改进，所述密封法兰窗片由石英玻璃制成，窗片两面均镀有632.8nm激光增透膜。