自动锁定的高阶厄米高斯模的产生.pdf

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1、撒与光电子学进展Laser＆0ptoelectronicsProgress~2014(中国激光》杂志社自动锁定的高阶厄米高斯模的产生孙恒信刘奎刘尊龙张俊香郜江瑞山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西太原030006摘要采用人射光与谐振腔模式失配的方法利用模式转换腔将基模高斯光束转换成高阶厄米高斯模；基于不同阶模式对应的共振腔长非简并和输出幅度非简并的特性，设计了一种用于光学模式转换腔模式自动搜寻与锁定伺服系统，在实验上获得了稳定的厄米高斯模TEM。。，TEM。和TEM。。关键词激光光学；自动搜索；自动锁定；高阶厄米高斯模；比例积分微分；模式转换腔中图分类号TN91

2、1．8文献标识码Adoi：10．3788／LOP51．061406GenerationofAut0一LockedHigh-OrderHermite—GaussModesSunHengxinLiuKuiLiuZunlongZhangJunxiangGaoJiangruiStateKeyLaboratoryofQuantumOpticsandQuantumOpticsDevices，InstituteofOpto—ElectronicsShanxiUniversity，Taiyuan，Shanxi030006，ChinaAbstractHigh-orderHermite—Gaussmod

3、esaretransformedfromfundamentalGaussmodeusingmodeconvertercavitybymode—mismatchingtechniquebetweeninputbeamandcavity．BasedonthenondegenerationofresonantcavitylengthsandOUtputamplitudesofdifferentorderHermite—Gaussmodes，anauto—searchingandauto—‘lockingservosystemofcavityforhigh—。ordermodegenerat

4、ionisrealizedandstableHermite—GaussmodesofTEMo0，TEMl0andTEMz0areobtainedexperimentally．Keywordslaseroptics；auto—‘searching；auto—。locking；high—’orderHermite—。Gaussmodes；proportionalintegralderivative；modeconvertercavityoCIScodes140．3410；030．40701引言近年来，激光多横模技术由于其丰富的信息量而受到人们越来越多的关注，例如空间压缩纠缠源的产生，微腔

5、内原子的位置与动量的测量，生物细胞的运动及激光相干合成提高输出功率等，。空间多横模的产生可以由高阶模式运转的非简并的光学谐振腔作为模式转换腔来产生，通过平移输入基模光束或倾斜腔前透镜(模式失配)，在腔内激发出高阶的厄米高斯模，并通过锁定腔长选择不同模式共振，实现相应阶数的激光模式输出。特别是目前高阶模压缩光、空间压缩纠缠源的产生都是基于这种运转于高阶模的光学参量振荡腔。然而，这种情况下谐振腔内激发出来的高阶模较多、腔长近简并，如何准确选择模式、实现稳定运转就成为实现高阶模激光产生与运转的主要问题。一般情况下，受各种干扰(地面振动、周围机器和人的声音、光源本身的频率和幅度的抖动等)的影

6、响，即便是运转于基模，谐振腔都必须锁定才能稳定运转。而模式转换腔的稳定工作更加困难，因为一方面跳模的机率大大增加，另一方面越高阶的模式，其误差信号的信噪比越小，也就越难以稳定锁定。边带稳频技术由于其误差提取准确、抗干扰能力强和反馈速度快等优点，被广泛应用于激光器稳频、光学腔的锁定及光束相对相位的锁定中。通过边带稳频技术提取到误差信号后，需要伺服放大系统对误差进行处理后反馈到谐振腔的压电陶瓷上。通常采用比例积分微分控制器(PID)和高压放大器来构成伺服系统，其过程大致为：监视谐振腔的透射光(或反射光)的直流电压信号及边带误差信号，调节PID的预偏置使收稿日期：2014—02—27；收到

7、修改稿日期：2014-03—27；网络出版日期：2014—05—15基金项目：国家自然科学基金(11274212)、国家973计划(2Ol0cB923102)作者简介：孙恒信(1984一)，男，博士研究生，主要从事量子光学与激光技术等方面的研究。E—mail：hxsun@sxu．edu．an导师简介：郜江瑞(1962一)，男，教授，博士生导师，主要从事量子光学与激光技术等方面的研究。E—mail：jrgao@sxu．edu．cn(通信联系人)061406-