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基于压电陶瓷与光纤电光调制器双通道伺服反馈的激光相位锁定实验研究

侯佳佳 赵刚 谭巍 邱晓东 贾梦源 马维光 张雷 董磊 冯晓霞 尹王保 肖连团 贾锁堂

基于压电陶瓷与光纤电光调制器双通道伺服反馈的激光相位锁定实验研究

侯佳佳, 赵刚, 谭巍, 邱晓东, 贾梦源, 马维光, 张雷, 董磊, 冯晓霞, 尹王保, 肖连团, 贾锁堂
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  • 通过相干合束提高光纤激光源的输出功率是目前研究的一个热门领域,其中多束激光的相位控制是提高合束效率的关键技术之一.本文基于主动相位锁定技术对传统外差探测法进行了改进,基于压电陶瓷及光纤电光相位调制器双通道伺服反馈,实现了对同一激光源输出的两路相位独立变化的1531 nm激光长时间的相位锁定.通过选择合适的PID控制参数,将反馈带宽拓展到了220 kHz(受限于PID控制器自身带宽).最终的相位锁定控制在0.88°以内,即相位控制精度为λ/400,经过160 s平均后可得到相位锁定的最佳值为0.006°,整体实验装置结构简单、运行稳定.
      通信作者: 马维光, mwg@sxu.edu.cn
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB921603)、教育部长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT13076)、国家自然科学基金(批准号:11434007,61475093,61378047,61275213,61475093)、国家科技支撑计划(批准号:2013BAC14B01)、山西省青年科学基金(批准号:2013021004-1,2012021022-1)、山西省回国留学人员科研资助项目(批准号:2013-011,2013-01)和山西省高等学校创新人才支持计划资助的课题.
    [1]

    He B, Lou Q H, Zhou J, Zheng Y H, Xue D, Dong J X, Wei Y R, Zhang F P, Qi Y F, Zhu J Q, Li J Y, Li S Y, Wang Z J 2007 Chin. Opt. Lett. 5 412

    [2]

    Zhou P 2009 Ph. D. Dissertation (Changsha:National University of Defense Technology) (in Chinese)[周朴2009博士学位论文(长沙:国防科学技术大学)]

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    Wang X L, Zhou P, Ma Y X, Ma H T, Li X, Xu X J, Zhao Y J 2011 Acta Phys. Sin. 60 084203 (in Chinese)[王小林, 周朴, 马阎星, 马浩统, 李霄, 许晓军, 赵伊君2011物理学报60 084203]

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    Fan T Y 2005 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 11 567

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    Ma Y X, Liu Z J, Zhou P, Wang X L, Ma H T, Li X, Si L, Xu X J 2009 Chin. Phys. Lett. 26 44204

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    Ma P F, Zhou P, Ma Y X, Su R T, Liu Z J 2012 Chinese J. Lasers 39 0402009 (in Chinese)[马鹏飞, 周朴, 马阎星, 粟荣涛, 刘泽金2012中国激光39 0402009]

    [8]

    Ma Y X, Si L, Zhou P, Wang X L, Zhang K, Zhao H C, Xu X J, Zhao Y J 2012 Journal of National University of Defense Technology 34 38 (in Chinese)[马阎星, 司磊, 周朴, 王小林, 张侃, 赵海川, 许晓军, 赵伊君2012国防科技大学学报34 38]

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    Wang X L, Zhou P, Ma Y X, Ma H T, Li X, Xu X J, Zhao Y J 2012 Journal of National University of Defense Technology 34 33 (in Chinese)[王小林, 周朴, 马阎星, 马浩统, 李霄, 许晓军, 赵伊君2012国防科技大学学报34 33]

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    Hall J L, Sheng L, Kramer G 1987 IEEE J. Quantum Electron. 23 427

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    Vorontsov M A, Weyrauch T, Beresnev L A, Carhart G W, Liu L, Aschenbach K 2009 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15 269

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    Goodno G D, Asman C P, Anderegg J, Brosnan S, Cheung E C, Hammo D, Injeyan H, Komine H, Long W H, Mcclellan M Jr, Mcnau S J, Redmond S, Simpson R, Sollee J, Weber M, Weiss S B, Wickham M 2007 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13 460

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    Ma Y X, Zhou P, Wang X L, Ma H T, Xu X J, Si L, Liu Z J, Zhao Y J 2010 Opt. Lett. 35 1308

    [21]

    Goodno G D, Komine H, McNaught S J, Weiss S B, Redmond S, Long W, Simpson R, Cheung E C, Howland D, Epp P, Weber M, McClellan M, Sollee J, Injeyan H 2006 Opt. Lett. 31 1247

    [22]

    Wang Y X, Qiu Q, Shi S J, Su J, Liao Y, Xiong C D 2014 COL 12 021402

    [23]

    Vornehm J E, Schweinsberg A, Shi Z, Gauthier D J, Boyd R W 2013 Opt. Express 21 13094

    [24]

    Mller H, Chiow S, Long Q, Chu S 2006 Opt. Lett. 31 202

    [25]

    Patrick E 2014 Ph. D. Dissertation (Sweden:Ume university)

    [26]

    Skř'inský J, Janeč ková R, Grigorová E, Střižík M, Kubát P, Herecová L, Nevrlý V, Zelinger Z, Civiš S 2009 J. Mol. Spectrosc. 256 99

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    Zhou P, Liu Z J, Xu X J 2009 Chinese Journal of Laser 36 276 (in Chinese)[周朴, 刘泽金, 许晓军2009中国激光36 276]

    [11]

    Liu Z J, Zhou P, Wang X L, Ma Y X, Xu X J, Hou J 2010 Chinese Journal of Laser 37 2221 (in Chinese)[刘泽金, 周朴, 王小林, 马阎星, 许晓军, 侯静2010中国激光37 2221]

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    Xiao R, Hou J, Jiang Z F, Liu M 2006 Acta Phys. Sin. 55 6464 (in Chinese)[肖瑞, 侯静, 姜宗福, 刘明2006物理学报55 6464]

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-07
  • 修回日期:  2016-08-29
  • 刊出日期:  2016-12-05

基于压电陶瓷与光纤电光调制器双通道伺服反馈的激光相位锁定实验研究

  • 1. 山西大学激光光谱研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 030006;
  • 2. 山西大学, 极端光学协同创新中心, 太原 030006;
  • 3. 山西职业技术学院, 太原 030006
  • 通信作者: 马维光, mwg@sxu.edu.cn
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB921603)、教育部长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT13076)、国家自然科学基金(批准号:11434007,61475093,61378047,61275213,61475093)、国家科技支撑计划(批准号:2013BAC14B01)、山西省青年科学基金(批准号:2013021004-1,2012021022-1)、山西省回国留学人员科研资助项目(批准号:2013-011,2013-01)和山西省高等学校创新人才支持计划资助的课题.

摘要: 通过相干合束提高光纤激光源的输出功率是目前研究的一个热门领域,其中多束激光的相位控制是提高合束效率的关键技术之一.本文基于主动相位锁定技术对传统外差探测法进行了改进,基于压电陶瓷及光纤电光相位调制器双通道伺服反馈,实现了对同一激光源输出的两路相位独立变化的1531 nm激光长时间的相位锁定.通过选择合适的PID控制参数,将反馈带宽拓展到了220 kHz(受限于PID控制器自身带宽).最终的相位锁定控制在0.88°以内,即相位控制精度为λ/400,经过160 s平均后可得到相位锁定的最佳值为0.006°,整体实验装置结构简单、运行稳定.

English Abstract

参考文献 (26)

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