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技术中心 Technologies Center
光纤激光器
具备温度稳定性的
超窄线宽布里渊光纤激光器
文/Gail Overton
为 了实现精密光谱学和计量学应用中的 1Hz 或更 为了控制谐振器的耦合比以产生超窄线宽激光，控
小的超窄激光线宽，典型的超低膨胀（ULE） 制谐振腔中两根抛光光纤之间的横向偏移。耦合比时约为
腔体稳定激光器能够满足线宽要求，但由于其 1.3％，出现最窄的激光线宽 ；但是研究人员使用 5.6％的耦
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体积较大（约 1m ）以及对振动较为敏感，因此无法满足 合比，来最大化输出功率，并且不牺牲激光线宽（对于相
便携式应用的需求。最近，麻省理工学院（MIT）林肯实 当宽的耦合比范围，这是大约 20Hz 的半高全宽）。光纤的
验室的研究人员在高 Q 值谐振器中，结合了光纤激光器 较长长度和大模场直径，从根本上增加了光学模式的体积。
结构的固有坚固性和受激布里渊散射（SBS），已经在能 通过基于偏振的温度传感技术，实现了 SBS 激光器
够提供内置温度稳定性的便携式封装中，实现了超窄线宽 的长期频率漂移的显著降低（在石英玻璃中 1℃的温度漂
激光。 [1] 移，频率漂移约为 1.65GHz），其中先前描述的拍频信号
的频率变化，对应于光学谐振器中的直接温度变化。通过
高Q值温度稳定性 电阻加热器实现温度稳定，即通过增加或减少施加到电阻
高 Q 值、温度稳定的激光腔由两个独立的正交偏振 加热器的电流，将热量施加到光纤，以保持 SBS 拍频恒定。
泵浦激光信号组成，信号发送到单个谐振器，产生两个正 与标准 SBS 激光器相比，温度稳定的 SBS 激光器能
交偏振 SBS 信号。该装置中的元件包括相位调制器和半 显著改善对温度扰动的抑制，并允许校正小至 85nK 的偏
导体光放大器（SOA），用于将功率放大到 15mW 左右（见 移。此外，该设置中的许多组件可以集成在片上形式中，
图 1）。然后，这两个信号后向通过环行器，它们的拍频 以用于紧凑的组装和便携式应用。
成为温度校正信号。 “基础和应用科学的许多应用，如光学原子钟、引力
监测泵浦光并使其稳定到腔谐振，并将光纤 波探测和先进激光雷达，
谐振器固定到放置在减振泡沫上的铝块上，以保 从根本上依赖于极高频率
持光纤的牢固并使系统与工作台的振动隔离。 精密度的激光器，”MIT 林
Servo 肯实验室的科学家 William
LO Loh 说，“为了最终将这些
Pol. 1 系统转换到实际应用场景
Isolation box
SOA Resonator 中，一个关键步骤是使稳
Pump 1 PD
Modulator PD 定的激光源小型化、并且不降低其精密度。通过推进这
Modulator SOA Polarizing
Pump 2 种 SBS 激光技术，我们的目标是缩小体积庞大的科学级
PC Temp. beamsplitter
control ULE 腔稳定激光器与当今存在的其他激光技术之间，在
Pol. 2 PD
PC 性能上的巨大差距。”
Polarizing beamsplitter
参考文献
Servo
图1：图中显示了采用独立泵浦激光器和受控耦合方案的SBS激光设置，线宽 1. W. Loh et al., Optica, 6, 2, 152–159 (2019).
进行了优化，谐振腔（见插图光纤环路）耦合比约为1.3％。
激光世界 Laser Focus World China www.laserfocusworld.com.cn May/ Jun 2019 31
