超稳光学参考腔系统的制作方法

本发明涉及激光器，尤其涉及一种超稳光学参考腔系统。

背景技术：

1、在精密测量、原子频标等领域中，往往需要借助超稳光学参考腔得到超高频率稳定度、超稳窄线宽的激光，超稳光学参考腔是实现低噪声频率源、超高灵敏度探测装置等的关键。目前，超稳光学参考腔的核心组件是法布里珀罗腔(f-p腔)。f-p腔由两面高反射率的反射镜组成，入射激光在两面反射镜间反射，在腔内形成多束干涉，当出现一种稳定的相长干涉时，表示腔内发生谐振。一套高性能的超稳光学参考腔往往需要一套超低热膨胀系数的腔体、超高反射率的腔镜、稳频光路、高精度的温度控制系统、高真空的真空系统、复杂的隔振系统等。

2、在精密测量、原子频标等领域的实验中，经常需要不同波长的超稳窄线宽激光器。然而，现有的超稳光学参考腔往往只有一条通路，无法满足多通路不同波长稳频的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超稳光学参考腔系统，用以解决现有超稳窄线宽激光器无法同时提供不同波长的稳频激光的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

3、一种超稳光学参考腔系统，包括超稳光学参考腔体、第一腔镜对、第二腔镜对、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第一四分之一波片和第二四分之一波片；超稳光学参考腔体包括第一通光孔径、第二通光孔径，第一通光孔径、第二通光孔径相互垂直；第一腔镜对安装于第一通光孔径，第二腔镜对安装于第二通光孔径；第一四分之一波片设置于第一偏振分光棱镜和第一通光孔径之间，第二四分之一波片设置于第二偏振分光棱镜和第二通光孔径之间；第一合束激光依次经过第一偏振分光棱镜和第一四分之一波片后沿x方向进入第一通光孔径，经过稳频后第一合束激光再次经过第一四分之一波片，到达第一偏振分光棱镜后沿y方向输出；第二合束激光依次经过第二偏振分光棱镜和第二四分之一波片后沿y方向进入第二通光孔径，经过稳频后第二合束激光再次经过第二四分之一波片，到达第二偏振分光棱镜后输出。

4、进一步的，第一腔镜对包括平面反射镜和凹面反射镜，平面反射镜和凹面反射镜分别设置于第一通光孔径的两端；第二腔镜对包括平面反射镜和凹面反射镜，平面反射镜和凹面反射镜分别设置于第二通光孔径的两端。

5、进一步的，第一腔镜对中的平面反射镜和凹面反射镜上镀有同波段同类型的膜；第二腔镜对中的平面反射镜和凹面反射镜上镀有同波段类型的膜。

6、进一步的，平面反射镜和凹面反射镜一面镀有反射膜，另一面镀有增透膜。

7、进一步的，超稳光学参考腔系统还包括第一滤光片和第二滤光片；沿x方向的第一入射激光和沿y方向的第二入射激光经过第一滤光片后合束为沿x方向的第一合束激光，第一合束激光沿x方向依次经过第一偏振分光棱镜、第一四分之一波片后进入第一通光孔径；经过稳频后第一合束激光沿x方向输出，再次经过第一四分之一波片后到达第一偏振分光棱镜并沿y方向经过第二滤光片后分束为沿y方向的第一输出激光和沿x方向的第二输出激光。

8、进一步的，超稳光学参考腔系统还包括第三滤光片和第四滤光片；沿x方向的第三入射激光和沿y方向的第四入射激光经过第三滤光片后合束为第二合束激光，第二合束激光依次经过第二偏振分光棱镜、第二四分之一波片后沿y方向进入第二通光孔径；经过稳频后第二合束激光沿y方向输出，再次经过第二四分之一波片后到达第二偏振分光棱镜并经过第四滤光片后分束为沿y方向的第三输出激光和沿x方向的第四输出激光。

9、进一步的，超稳光学参考腔系统还包括反射镜，反射镜设置于第二偏振分光棱镜和第二通光孔径之间，第二合束激光经过第二偏振分光棱镜和第二四分之一波片后沿x方向到达反射镜，并在反射镜的作用下沿y方向进入第二通光孔径。

10、进一步的，反射膜的反射系数大于99.999％。

11、进一步的，超稳光学参考腔体还包括通气孔径，通气孔径与第一通光孔径、第二通光孔径连通并两两垂直。

12、进一步的，第一通光孔径、第二通光孔径垂直相交，第一合束激光和第二合束激光偏移以在z方向相互远离。

13、本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

14、本发明提供的超稳光学参考腔体包括超稳光学参考腔体、第一腔镜对、第二腔镜对、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第一四分之一波片和第二四分之一波片；超稳光学参考腔体包括第一通光孔径、第二通光孔径，第一通光孔径、第二通光孔径相互垂直；第一腔镜对安装于第一通光孔径，第二腔镜对安装于第二通光孔径；第一四分之一波片设置于第一偏振分光棱镜和第一通光孔径之间，第二四分之一波片设置于第二偏振分光棱镜和第二通光孔径之间；第一合束激光依次经过第一偏振分光棱镜和第一四分之一波片后沿x方向进入第一通光孔径，经过稳频后第一合束激光再次经过第一四分之一波片，到达第一偏振分光棱镜后沿y方向输出；第二合束激光依次经过第二偏振分光棱镜和第二四分之一波片后沿y方向进入第二通光孔径，经过稳频后第二合束激光再次经过第二四分之一波片，到达第二偏振分光棱镜后输出。

15、本发明通过在超稳光学参考腔体中设置互相垂直的通光孔径以实现两个通光孔径同时进行稳频且互不影响，并通过对相应的腔镜对镀不同波段的膜来实现两个通光孔径输出不同波段的激光，从而提供不同波长的稳频方法来满足不同实际的需求，使一台超稳窄线宽激光器可输出不同波长，以满足实际需要，同时还可以减小实验装置的体积，节省设备成本，并减小设备自重，降低了对试验条件的要求，减小的体积和重量可供其他设备占用。并且，通过多层镀膜方式在一个腔镜对的平面反射镜和凹面反射镜上镀相同波段的膜，并借助偏振分光棱镜和滤波片，可实现一个通光孔径同时处理两束入射激光，进一步提高了设备性能，可满足更复杂的实验需求。

技术特征：

1.一种超稳光学参考腔系统，其特征在于，包括超稳光学参考腔体(1)、第一腔镜对(2-1)、第二腔镜对(2-2)、第一偏振分光棱镜(6-1)、第二偏振分光棱镜(6-2)、第一四分之一波片(7-1)和第二四分之一波片(7-2)；

2.根据权利要求1所述的超稳光学参考腔系统，其特征在于，所述第一腔镜对(2-1)包括平面反射镜和凹面反射镜，所述平面反射镜和所述凹面反射镜分别设置于所述第一通光孔径(3-1)的两端；

3.根据权利要求2所述的超稳光学参考腔系统，其特征在于，所述第一腔镜对(2-1)中的所述平面反射镜和所述凹面反射镜上镀有同波段同类型的膜；

4.根据权利要求3所述的超稳光学参考腔系统，其特征在于，所述平面反射镜和所述凹面反射镜一面镀有反射膜，另一面镀有增透膜。

5.根据权利要求4所述的超稳光学参考腔系统，其特征在于，还包括第一滤光片(5-1)和第二滤光片(5-2)；

6.根据权利要求5所述的超稳光学参考腔系统，其特征在于，还包括第三滤光片(5-3)和第四滤光片(5-4)；

7.根据权利要求6所述的超稳光学参考腔系统，其特征在于，还包括反射镜(8)，所述反射镜(8)设置于所述第二偏振分光棱镜(6-2)和所述第二通光孔径(3-2)之间，所述第二合束激光(f)经过所述第二偏振分光棱镜(6-2)和所述第二四分之一波片(7-2)后沿x方向到达所述反射镜(8)，并在所述反射镜(8)的作用下沿y方向进入所述第二通光孔径(3-2)。

8.根据权利要求7所述的超稳光学参考腔系统，其特征在于，所述反射膜的反射系数大于99.999％。

9.根据权利要求1所述的超稳光学参考腔系统，其特征在于，所述超稳光学参考腔体(1)还包括通气孔径(4)，所述通气孔径(4)与所述第一通光孔径(3-1)、所述第二通光孔径(3-2)连通并两两垂直。

10.根据权利要求1所述的超稳光学参考腔系统，其特征在于，所述第一通光孔径(3-1)、所述第二通光孔径(3-2)垂直相交，所述第一合束激光(e)和所述第二合束激光(f)偏移以在z方向相互远离。

技术总结
本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种超稳光学参考腔系统，旨在解决现有超稳窄线宽激光器无法同时提供不同波长的稳频激光的问题。本发明包括超稳光学参考腔体、第一腔镜对、第二腔镜对、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第一四分之一波片和第二四分之一波片；超稳光学参考腔体包括第一通光孔径和第二通光孔径，第一合束激光经第一偏振分光棱镜进入第一通光孔径，稳频后第一合束激光再经过第一偏振分光棱镜并输出；第二合束激光经第二偏振分光棱镜后进入第二通光孔径，稳频后第二合束激光再经过第二偏振分光棱镜并输出。通过多个稳频光路实现了在不增加空间占用的条件下多通路不同波长的稳频输出。

技术研发人员：申彤,薛潇博,赵伟楠,苏亚北,韩蕾,吴晨菲,陈煜,张璐,纪仟仟,丁余东,张升康,葛军
受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15