高精细度光学参考腔的自主化研制.pdf

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1、物理学报ＡｃｔａＰｈｙｓ．Ｓｉｎ．Ｖｏｌ．６６，Ｎｏ．８（２０１７）０８０６０１￥高精细度光学参考腔的自主化研制Ｉ２刘军））陈帛雄￥许冠军崔晓旭白波张林波陈龙２３２２２ｔ焦东东）王涛）刘涛）董瑞芳）张首刚）中国科学院大学北京１０００４９，）２中国科学院国家授时中心时间频率基准实验室西安７１０６００）（，，）３中航工业西安飞行自动控制研究所西安７１００６５）（，）２０１６年９月２９日收到；２０１７年１月１８日收到修改稿（）高精细度超稳光学参考腔是获得超窄线宽激光的核心部件．本文报道了面向空间应用的高精细度

2、球形超－稳光学参考腔自主化研制及其初步测试结果．设计球形腔体直径为８０ｍｍ长７８ｍｍ用平凹腔镜结，腔，采构凹镜曲率半径为０．５ｍ．使用有限元方法计算了该参考腔的震动敏感度最佳支撑位置的震动敏感度小于，，１０１ｘｌＣＴ．采用超光滑表面三级抛光技术实现光学表面粗糙度小于０．４ｎｍｒｍｓ的超精密加工采用双离＂，（）子束溅射法实现工作波长反射率大于９９．９９９％、损耗小于４ｍ腔镜镀膜干式光胶方法键合腔体和腔镜．利ｐｐ，用扫腔线宽法和腔衰荡法对参考腔的线宽和精细度进行了测量表明该参考腔的精细度约为１９５０００，结果，线宽为９

3、．８ｋＨｚ．将６９８ｎｍ半导体激光器锁定到该参考腔上测得其损耗＜５ｍ．与实验室进口同类型参考腔ｐｐ相比主指相当．较要性能标与其，：关键词超稳腔超低膨胀系数精细度光钟，，，ＰＡＣＳ０６．２０．４２．７９．６２．２５．７８．２０．ＤＯＩ１０．７４９８．６６．０８０６０１：ＦＷｃＪｋＪ：ａｓ，，，ｑｐ／度式中ｗ为腔内激的频率Ｌ为腔长６Ｌ，光场共振，，和＾为机械震、热、声音等环境及腔镜分别动外部１引言＾２５１量和对布朗噪声引起的腔长变化应的腔共－－近于ｕｌｔｒａｌｏｗｅｘａｎ年来，基超低膨胀系数ｐ．通（际振

4、频率的变化量实应用中的超稳腔体常采用ｉＥ通１０００００２１２３２４ｓｏｎＵＬ于［，，！，材料的高精细度常大光）（）震动不敏感支撑结构设计，并对其施以隔ｍｉ进展了巨它是学超稳参考腔技术取得大，利和主震隔声等措施后其腔长变化要来自热膨胀，，Ｗ－－ＰｏｕｎｄＤｒｅｖｅｒＨａｌｌＰＤＨ用技术获得超稳激（）ＵＬＥ、因此通常采用超低热膨胀系数材料，如单晶心１６．纯丨１、光的核部件超稳激光具有极高的光谱度硅．、和等作为腔体材料具有优良的光学热学空及因优良的时相干性短期频率稳定度等特性，机械特性的材料是研制超稳参考腔的物基光学质８

5、１此Ｉ叱超稳光学参考腔在光钟低噪声微波信号现础代超精密光学加工制造及光学加工检测手段，Ｍ１３１４％［１］生探，递、和研及产引力波测光学频率传和了镀膜技术推动超稳腔相关究应用领域的重．目．等领域具有极要的应用价值前世界上最先发展进于工的基超稳光学参考腔稳频的激光系统的线超稳参考腔的加制造涉及多的技光学方面ｍｚ而１及己Ｈ己下几：宽达几十水平，频率短期稳定度达到术难题，主要体现在如个方面光学平面）１６４５１６１７，，，］－１０．１０５４于量达、基超稳腔的激光稳频，激光频光胶平面的高平整度表面质到超低粗／（）２６＝－］［

6、叫１ｎｍ工２率定度６ＬＬ限于参考腔的腔长定糙度＜和高形控制加腔稳受稳面光学；／丨＾）＊和国家重大科研仪器设备研制专项批准号：６１１２７９０１、国家自然科学基金批准号：１１２７３０２４６１０２５０２３国家自然科学基金青年（）（，）科学基金批准号：１１４０３０３１资助的课题．（）－．ｍａｔｔ．．ｔ通信作者Ｅｉｌ：ａｏｌｉｕ＠ｎｓｃａｃｃｎ中物会ＣｈｉｎｅｓｅＰｈｓｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｈｔｔ：ｗｕｌｉｘｂ．ｉｈ．ａｃ．ＣＴｌ？２０１７国理学ｙｙｐ／／ｐｙ－０８０６０１１