633nm激光波长标准装置

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1、2010年8月宇航计测技术Aug．，2010第30卷第4期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．30，No．4l文章mq：1000—7202(2010)04一0006一03中圈分类：TH744．5文献标识码：A633nm激光波长标准装置宋金城1郝昕宇2杨墨3(1．北京航天计量测试技术研究所，北京100076；2．首都航天机械公司，北京100076；3．北华航天工业学院，廊坊065000)摘要介绍了几种常见的激光稳频技术，分析了基于饱和蒸汽压的碘稳定633nmHe．Ne激光系统。激光器的腔长为260mm，输出功率为0．8mw，激光调谐范围能

2、够覆盖从口到n的14个吸收峰。通过实验，其频率的相对标准不确定度优于2．5x10‘11，l000s的频率稳定度优于6×10‘12。关键词激光器稳频技术饱和吸收标准装置633nnlLaserWave-LengthStandardEquipmentSONGJin．chen91HAOXin．yu2YANGM03(1．BeijingAerospaceInstituteforMetrologyTechnology，Beijiing100076；2．CapitalAerospaceMachineryCompany，Beijing100076；3．NorthChinaInstituteofAerospace

3、Sn#neering，LangFang065000)AbstractSomeconIInoNtechniquesoffrequencystabilizationforlaserareintroducedandtheHe．NestabilizedLaserat633nmwithansaturatediodinevaporcellisanalyzed．Thelengthofthelasercav．ityis260mmandtheoutputpowerisabout0．8mW．Therangeofthelaserfrequencyisover14compo·nentsfrom口tort．Therel

4、ativestandarduncertaintyofthelaserfrequencyis2．5×10一¨andthefrequen·cystabilityat1000$is6×10一地．KeywordsLaserTechniqueoffrequencystabilizationSaturationabsorbStandardequipment1引言目前，激光波长作为基本测尺已经越来越多的应用到各种参量的精密测量领域，如：位移、平面度、粗糙度、振动、重力加速度等参量的测量。在无线电领域，石英晶体的频率稳定度技术指标直接影响到计时的准确性，与之类似，激光波长的正确与否与激光频率直接相关。为了达到

5、精密测量的目的，必须使波长的变化不超过某确定值，从而也就引出了激光器的稳频技术。收奠日期,'2009一眇一24；修回日期：2009—12—28作誊简介：宋金城(1978一)，男，工程师，主要研究方向：几何量检测技术。2激光稳频技术概述引起激光频率变化的原因很多，除了加宽机制的影响之外，主要是环境对激光装置的影响，主要环境因素有：a)环境温度的影响：设激光谐振腔体材料的线膨胀系数为a。，温度偏离标准温度出时腔长变化量为At·％；b)振动的影响：激光器安装在机械底座上，当外界振动从机械底座传导至激光器底座时，由于机第4期633nm激光波长标准装置械耦合而引起感应腔长变化。一般，通过实验可得到振动对

6、腔长变化的影响；c)大气的影响：大气中温度、湿度、压力等因素的变化都会引起折射率的变化，这种关系可以由埃德伦公式给出，其误差可以达到±5×10一。2．1兰姆凹陷稳频技术兰姆凹陷稳频激光以激光功率曲线的兰姆凹陷中心所对应的频率％作为控制系统的参考频率。其调制信号对应的光强输出波形如图1所示。，囤一厂、^《叭一--y＼／弋．?U②j7i1。-77③<)①1『信号调制电信号图1兰姆凹陷稳频调制电信号与调制光信号波形图激光的输出功率为，=F(移)+Ksinto式中：秽——激光频率；F(秽)——功率曲线；∞——调制频率；卜调制幅度。通常，与兰姆凹陷的宽度相比K是很小的，经过适当处理，得，(秽)=F(tJ

7、)一KF’(秽)sin(tot)式中：KF’(秽)sin(tot)——代表因光频调制产生的附加项。当激光频率∥=／；0时，输出光强按图1①变化，它的基频为2to。，不能通过选频放大器，整流器无输出，对应的激光谐振腔长度不做调整，此时，激光器工作在期望状态；当激光频率移>口。时，输出光强按图l②变化，其基频为tO。，且与调制电信号同向；当激光频率t，