基于古斯-汉欣位移差分信号的波长锁定-论文.pdf

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1、中国科学：物理学力学天文学2014年第44卷第6期：564—568<中国科学>杂志社SClENTIASINICAPhysica，Mechanica＆Astronomicaphys．scichina．comSCIENCECHlNAPRESS基于古斯一汉欣位移差分信号的波长锁定杨振，聂义友，王贤平，袁文，李渊华，桑明煌江西师范大学物理与通信电子学院，南昌330022}联系人，E—mail：xpwangphysics@gmail_com收稿日期：2013．11-07；接受日期：2014—01．21国家自然科学基金(批准号：6126500

2、1，11264016)和江西教育厅科技基金(编号：GJJ13237，GJJ12172)资助项目摘要利用双面金属包覆波导对古斯一汉欣(GH)位移具有极大的增强效应和GH位移对入射光波长极其灵敏这两特性，本文基于GH位移差分信号提出了一种稳定度高的波长锁定方法．在实验中，测量信号是反射光束位置的移动，不受激光光强涨落的影响，可有效避免因激光光强波动所带来的误差，波长锁定的稳定度能进一步提高．该方法能实现皮米量级的激光波长锁定，且其制作工艺简单．关键词波长锁定，双面金属包覆波导，超高阶导模，古斯一汉欣位移，差分信号PACS：42．60．

3、Mi，42．82．Et，42．79．一edoi：】0．】360／SSPMA2013．00094目前为了充分挖掘光纤传输潜能，增加光信号体布拉格光栅法【8】，双光纤布拉格光栅法【9】，和法布传输的容量，人们的研究重点放在了密集波分复用里一帕罗(F—P)标准具法【1。川等．其中铷原子吸收法是(DenseWavelengthDivisionMultiplexing，DWDM)系将激光器输出的激光分成两束，其中一束光直接由统的开发和应用上[1】．DWDM系统是指可在同一条光电探测器P1转换为电信号并将其作为参考信号，光纤中同时传输多种波长

4、的光信号，国际ITU(Interna另一束则通过铷原子泡后再由光电探测器P2接收，tionalTelecommunicationUnion)组织规定通信波长间由P1，P2输出的光电信号经差分放大后，再输入到锁距为100GHz(0．8nm)H】，随着DWDM技术的不断发相放大器，并以该锁相放大器的输出作为反馈信号展，通信网络中光信道的间隔己缩小至50GHz(0．4加载到激光器的电流驱动器，并反馈控制注入电流nm)，甚至25GHz(0．2nm)J．信道数量越来越多，相的大小，从而实现锁定激光波长．但铷原子吸收法只邻信道波长间隔不断减小

5、，为了避免通道问信号的能对一个事先设定好的波长进行锁定，不具备通用串扰，这就对激光器波长的稳定性提出了更高的要性．此外，体布拉格光栅法，双光纤布拉格光栅法和求．另外，环境温度及激光器控制电路的噪声等因素F—P标准具法的波长稳定度不高，需待进一步提高．也会引起激光器波长的漂移I6]，因此有必要研究一种利用自由空间耦合技术【1，在亚毫米尺度金属高稳定度的波长锁定技术．包覆波导中可激发超高阶导模Il引，且能产生毫米量多种方法可实现波长锁定，如铷原子吸收法[1，级的古斯一汉欣位移Il．研究表明：此超大古斯．汉欣引用格式：杨振，聂义友，王贤

6、平，等．基于古斯汉欣位移差分信号的波长锁定．中国科学：物理学力学天文学，2014，44：564-568YangZ，NieYY，WangXP，eta1．StabilizingthelaserwavelengthbasedonthedifferentialsignalintheGoos-H~nchenshift(inChinese)SciSin—PhysMechAstron，2014，44：564-568，doi：101360／SSPMA2013—00094中国科学：物理学力学天文学2014年第44卷第6期位移对光源波长、导波层厚度和

7、折射率变化极其灵敏古斯．汉欣位移的这些特性已用于研究微位移变化、液体浓度、光开光、光束分裂『l8J、超棱镜效应】、波长传感【20等．对古斯一汉欣位移的探测可有效地避免因光源输出光强波动所带来的干扰，且其测量灵敏度高．本文组合两个相同的双面金属包覆波导，一个工作在古斯一汉欣位移上升沿的中点，另一个则工作在下降沿的中点，两者位移随光源波长变化的趋势相反，通过两者古斯．汉欣位移的差分信号来负反馈调节激光器的工作温度，以达到光源波长的锁定．此种方案其制作工艺简单且波长稳定度更高．图2(网络版彩图)两个不同波长的光强和古斯．汉欣位移共振峰1

8、基于古斯．汉欣位移的波长传感Figure2(Coloronline)ResonantdipsofreflectivityintensityandGoos—Hanchenshiftfortwodifferentwavelengths．亚毫米尺度双面金