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利用光频梳提高台阶高度测量准确度的方法

张继涛 吴学健 李岩 尉昊赟

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利用光频梳提高台阶高度测量准确度的方法

张继涛, 吴学健, 李岩, 尉昊赟

Method for improving the accuracy of step height measurement based on optical frequency comb

Zhang Ji-Tao, Wu Xue-Jian, Li Yan, Wei Hao-Yun
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  • 提出一种利用光频梳和可调谐半导体激光器提高台阶高度测量准确度的方法. 通过将可调谐激光器锁定至光频梳,可对激光器的输出波长进行精确锁定与测量.基于可调合成波长链原理,利用锁定后的半导体激光器构建了一套台阶高度测量方案,该方案可消除合成波长误差对台阶高度测量不确定度的影响. 采用一台可调谐半导体激光器和光频梳进行了5000 s的连续锁定实验, 结果表明,锁定后的可调谐半导体激光器的频率稳定度达 1.810-12.该方法的理论测量不确定度约为7.9 nm, 且测量结果可溯源至时间频率基准.
    An improved method of step height measurement by optical frequency comb and tunable diode laser is presented. The tunable diode laser is phase locked to the optical frequency comb, so that the output wavelength of the laser can be locked and measured in a high accuracy. Based on the principle of variable synthetic wavelength chain, the step height can be measured by tuning the wavelength of the locked tunable diode laser. This method can be used to eliminate the effect of the synthetic wavelength error on the measurement uncertainty of the step height. The stability of the phase locked laser is tested by locking a tunable diode laser to an optical frequency comb for about 5000 s. It is shown that the frequency stability of the phase locked laser is 1.810-12. The uncertainty of the step height measurement by this method is estimated to be 7.9 nm accordingly. Moreover, the measurement result of the step height can be traced to the time and frequency standard.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年基金(批准号: 51105227) 和清华大学自主科研计划(批准号: 2009THZ06057)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51105227) and the Tsinghua University Initiative Scientific Research Program, China (Grant No. 2009THZ06057).
    [1]

    Gale D M, Pether M I, Dainty J C 1996 Appl. Opt. 35 131

    [2]

    Lin D, Liu Z, Yan J, Yin C, Xu Y 2001 Appl. Opt. 43 1472

    [3]

    Liang R, Li D C, Cao M, Zhao H Z, Wu Y J 1999 Acta Opt. Sin. 19 958 (in Chinese) [梁嵘, 李达成, 曹芒, 赵洪志, 武勇军 1999 光学学报 19 958]

    [4]

    Bosch T, Lescure M 1995 Selected Papers on Laser Distance Measurement, SPIE Milestone Series (Bellingham: SPIE Optical Engineering Press) p533

    [5]

    Tiliford C R 1977 Appl. Opt. 16 1857

    [6]

    Upputuri P K, Mohan N K, Kothiyal M P 2009 Opt. Eng. 48 4073603

    [7]

    Liang J, Long X W, Zhang B, Jin S L 2010 Acta Opt. Sin. 10 2947 (in Chinese) [粱晶, 龙兴武, 张斌, 金世龙 2010 光学学报 10 2947]

    [8]

    Kikuta H, Iwata K, Nagata R 1986 Appl. Opt. 25 2976

    [9]

    Yin C, Chao Z, Lin D, Xu Y, Xu J 2002 Opt. Eng. 41 746

    [10]

    Jiang T G, Li Y, Wang X, Zhang S L 200 5 Laser & Infrared 35 518 (in Chinese) [蒋天罡, 李岩, 王昕, 张书练 2005 激光与红外 35 518]

    [11]

    Wang X, Li Y, Zhang S L 2007 Appl. Opt. 46 5631

    [12]

    Cundiff S T, Ye J 2003 Rev. Mod. Phys. 75 325

    [13]

    Li T C, Fang Z J 2011 Chin. Sci. Bull. 56 709 (in Chinese) [李天初, 方占军 2011 科学通报 56 709]

    [14]

    Han H N, Zhang W, Wang P, Li D H, Wei Z Y, Shen N C, Nie Y X, Gao Y P, Zhang S G, Li S Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 2760 (in Chinese) [韩海年, 张炜, 王鹏, 李德华, 魏志义, 沈乃澂, 聂玉昕, 高玉平, 张首刚, 李师群 2007 物理学报 56 2760]

    [15]

    Cao S Y, Fang Z J, Meng F, Wang Q, Li T C 2011 Acta Phys. Sin. 60 080601 (in Chinese) [曹士英, 方占军, 孟飞, 王强, 李天初 2007 物理学报 60 080601]

    [16]

    Zhou T, Qi X H, Wang Q, Xiong W, Duan J, Zhou X J, Chen X Z 2010 Chin. Opt. Lett. 8 496

    [17]

    Zhao Y N, Zhang J, Stuhler J, Schuricht G, Lison F, Lu Z H, Wang L J 2010 Opt. Commun. 283 4696

  • [1]

    Gale D M, Pether M I, Dainty J C 1996 Appl. Opt. 35 131

    [2]

    Lin D, Liu Z, Yan J, Yin C, Xu Y 2001 Appl. Opt. 43 1472

    [3]

    Liang R, Li D C, Cao M, Zhao H Z, Wu Y J 1999 Acta Opt. Sin. 19 958 (in Chinese) [梁嵘, 李达成, 曹芒, 赵洪志, 武勇军 1999 光学学报 19 958]

    [4]

    Bosch T, Lescure M 1995 Selected Papers on Laser Distance Measurement, SPIE Milestone Series (Bellingham: SPIE Optical Engineering Press) p533

    [5]

    Tiliford C R 1977 Appl. Opt. 16 1857

    [6]

    Upputuri P K, Mohan N K, Kothiyal M P 2009 Opt. Eng. 48 4073603

    [7]

    Liang J, Long X W, Zhang B, Jin S L 2010 Acta Opt. Sin. 10 2947 (in Chinese) [粱晶, 龙兴武, 张斌, 金世龙 2010 光学学报 10 2947]

    [8]

    Kikuta H, Iwata K, Nagata R 1986 Appl. Opt. 25 2976

    [9]

    Yin C, Chao Z, Lin D, Xu Y, Xu J 2002 Opt. Eng. 41 746

    [10]

    Jiang T G, Li Y, Wang X, Zhang S L 200 5 Laser & Infrared 35 518 (in Chinese) [蒋天罡, 李岩, 王昕, 张书练 2005 激光与红外 35 518]

    [11]

    Wang X, Li Y, Zhang S L 2007 Appl. Opt. 46 5631

    [12]

    Cundiff S T, Ye J 2003 Rev. Mod. Phys. 75 325

    [13]

    Li T C, Fang Z J 2011 Chin. Sci. Bull. 56 709 (in Chinese) [李天初, 方占军 2011 科学通报 56 709]

    [14]

    Han H N, Zhang W, Wang P, Li D H, Wei Z Y, Shen N C, Nie Y X, Gao Y P, Zhang S G, Li S Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 2760 (in Chinese) [韩海年, 张炜, 王鹏, 李德华, 魏志义, 沈乃澂, 聂玉昕, 高玉平, 张首刚, 李师群 2007 物理学报 56 2760]

    [15]

    Cao S Y, Fang Z J, Meng F, Wang Q, Li T C 2011 Acta Phys. Sin. 60 080601 (in Chinese) [曹士英, 方占军, 孟飞, 王强, 李天初 2007 物理学报 60 080601]

    [16]

    Zhou T, Qi X H, Wang Q, Xiong W, Duan J, Zhou X J, Chen X Z 2010 Chin. Opt. Lett. 8 496

    [17]

    Zhao Y N, Zhang J, Stuhler J, Schuricht G, Lison F, Lu Z H, Wang L J 2010 Opt. Commun. 283 4696

  • [1] 王永博, 唐曦, 赵乐涵, 张鑫, 邓进, 吴正茂, 杨俊波, 周恒, 吴加贵, 夏光琼. 基于Si3N4微环混沌光频梳的Tbit/s并行实时物理随机数方案. 物理学报, 2024, 0(0): 0-0. doi: 10.7498/aps.73.20231913
    [2] 郭状, 欧阳峰, 卢志舟, 王梦宇, 谭庆贵, 谢成峰, 魏斌, 何兴道. 氟化镁微瓶腔光频梳光谱分析及优化. 物理学报, 2024, 73(3): 034202. doi: 10.7498/aps.73.20231126
    [3] 金星, 肖莘宇, 龚旗煌, 杨起帆. 微腔光梳的产生、发展及应用. 物理学报, 2023, 72(23): 234203. doi: 10.7498/aps.72.20231816
    [4] 刘磊, 徐志博, 钱文硕, 李文杰, 谢芳, 钟志, 单明广. 双合成波长数字全息低噪声分级解包裹方法. 物理学报, 2021, 70(22): 224204. doi: 10.7498/aps.70.20210669
    [5] 廖小瑜, 曹俊诚, 黎华. 太赫兹半导体激光光频梳研究进展. 物理学报, 2020, 69(18): 189501. doi: 10.7498/aps.69.20200399
    [6] 刘亭洋, 张福民, 吴翰钟, 李建双, 石永强, 曲兴华. 光学频率梳啁啾干涉实现绝对距离测量. 物理学报, 2016, 65(2): 020601. doi: 10.7498/aps.65.020601
    [7] 侯磊, 韩海年, 张龙, 张金伟, 李德华, 魏志义. 243 nm稳频窄线宽半导体激光器. 物理学报, 2015, 64(13): 134205. doi: 10.7498/aps.64.134205
    [8] 高峰, 刘辉, 许朋, 王叶兵, 田晓, 常宏. 用于互组跃迁谱测量的窄线宽激光系统. 物理学报, 2014, 63(14): 140704. doi: 10.7498/aps.63.140704
    [9] 陈于淋, 吴正茂, 唐曦, 林晓东, 魏月, 夏光琼. 基于双光注入锁定1550 nm垂直腔表面发射半导体激光器产生可调谐毫米波. 物理学报, 2013, 62(10): 104207. doi: 10.7498/aps.62.104207
    [10] 朱敏昊, 吴学健, 尉昊赟, 张丽琼, 张继涛, 李岩. 基于飞秒光频梳的压电陶瓷闭环位移控制系统. 物理学报, 2013, 62(7): 070702. doi: 10.7498/aps.62.070702
    [11] 颜森林. 外部光注入空间耦合半导体激光器高维混沌系统的增频与控制研究. 物理学报, 2012, 61(16): 160505. doi: 10.7498/aps.61.160505
    [12] 吴学健, 尉昊赟, 朱敏昊, 张继涛, 李岩. 基于飞秒光频梳的双频He-Ne激光器频率测量. 物理学报, 2012, 61(18): 180601. doi: 10.7498/aps.61.180601
    [13] 操良平, 夏光琼, 邓涛, 林晓东, 吴正茂. 基于非相干光反馈半导体激光器的双向混沌通信研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5541-5546. doi: 10.7498/aps.59.5541
    [14] 宋国峰, 汪卫敏, 蔡利康, 郭宝山, 王青, 徐云, 韦欣, 刘运涛. 表面等离子激元调制的亚波长束斑半导体激光器. 物理学报, 2010, 59(7): 5105-5109. doi: 10.7498/aps.59.5105
    [15] 吕玉祥, 孙帅, 杨星. 基于光注入Fabry-Perot半导体激光器实现同步全光分路时钟提取与波长转换. 物理学报, 2009, 58(4): 2467-2475. doi: 10.7498/aps.58.2467
    [16] 牛生晓, 王云才, 贺虎成, 张明江. 光注入半导体激光器产生可调谐高频微波. 物理学报, 2009, 58(10): 7241-7245. doi: 10.7498/aps.58.7241
    [17] 牛生晓, 张明江, 安 义, 贺虎成, 李静霞, 王云才. 外光注入半导体激光器实现重复速率可调全光时钟分频. 物理学报, 2008, 57(11): 6998-7004. doi: 10.7498/aps.57.6998
    [18] 王云才, 张耕玮, 王安帮, 王冰洁, 李艳丽, 郭 萍. 光注入提高半导体激光器混沌载波发射机的带宽. 物理学报, 2007, 56(8): 4372-4377. doi: 10.7498/aps.56.4372
    [19] 王云才, 赵跃鹏, 张明江, 安 义, 王纪龙. 外光注入半导体激光器实现时钟分频. 物理学报, 2007, 56(12): 6982-6988. doi: 10.7498/aps.56.6982
    [20] 邓玉强, 王清月, 吴祖斌, 张志刚. 载波-包络相位对于基频光与其自身倍频光脉冲合成的影响. 物理学报, 2006, 55(2): 737-742. doi: 10.7498/aps.55.737
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-08-18
  • 修回日期:  2012-05-28
  • 刊出日期:  2012-05-05

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