激光器的穩(wěn)定

激光器存在各種激光器噪聲，在實(shí)際應(yīng)用中很不利，因此需要采用一些技術(shù)抑制噪聲并且穩(wěn)定激光器的參數(shù)。下面討論主動(dòng)和被動(dòng)激光穩(wěn)定機(jī)制。 

主動(dòng)激光穩(wěn)定 

主動(dòng)穩(wěn)定機(jī)制包含一些電子反饋系統(tǒng)（或者正反饋系統(tǒng)），參數(shù)的漲落轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，然后在以某種形式作用于激光器。 

圖1：二極管泵浦的固態(tài)激光器，采用了反饋系統(tǒng)來穩(wěn)定輸出功率。 

主動(dòng)穩(wěn)定機(jī)制有以下例子： 

1. 可以采用如圖1所示的示意圖來穩(wěn)定激光器的輸出功率。采用光電二極管控制激光器功率，然后通過控制激光諧振腔中或者外部的泵浦功率和損耗來校正功率。采用這種方法，可以同時(shí)減小開通電源產(chǎn)生的尖峰效應(yīng)以及穩(wěn)態(tài)時(shí)的強(qiáng)度噪聲。這里需要注意的是，作用于輸出光束而不是激光器本身可以減小強(qiáng)度噪聲，參閱詞條激光功率穩(wěn)定系統(tǒng)（noise eaters）。 

2. 通過控制諧振腔長度可以穩(wěn)定單頻激光器的光頻率，或者鎖模激光器頻率梳中的頻率。獲得反饋信號(hào)有幾種方式，例如，通過記錄第二個(gè)激光器的拍音，或者測(cè)量一個(gè)非常穩(wěn)定的參考腔或者干涉儀的透射和反射，或者采用無多普勒效應(yīng)光譜學(xué)方法測(cè)量吸收池的透射率等。常用的采用參考強(qiáng)產(chǎn)生信號(hào)的方法是Pound-Drever-Hall方法，它將弱相位調(diào)制的光傳送到參考腔。另一個(gè)不需要調(diào)制的機(jī)制為Hansch-Couillaud方法。 

3. 穩(wěn)定載波包絡(luò)相位偏移或者鎖模激光器頻率可以采用，例如，先用f-2f干涉儀測(cè)量相位，然后通過激光器諧振腔中的楔形物或者傾斜鏡子產(chǎn)生反饋光。這種穩(wěn)定方法在頻率測(cè)量中非常重要。 

4. 鎖模激光器的脈沖計(jì)時(shí)可以通過對(duì)比光二極管信號(hào)與參考的電子振蕩器來控制，然后通過控制腔長來穩(wěn)定脈沖。 

5. 通過測(cè)量光束位置（例如，采用四象限的光電二極管）可以穩(wěn)定輸出光束的指向，然后采用壓電控制的諧振腔鏡糾正它。 

主動(dòng)系統(tǒng)能得到的穩(wěn)定性由光電探測(cè)噪聲，控制器件的帶寬，反饋電路的設(shè)計(jì)和參考物的穩(wěn)定性（例如，光參考腔）等因素決定。 

被動(dòng)激光穩(wěn)定 

被動(dòng)穩(wěn)定機(jī)制不需要電子學(xué)器件，只是采用純光學(xué)效應(yīng)。例如： 

• 可以采用穩(wěn)定的參考腔的反饋光來穩(wěn)定激光器的頻率。（即可以認(rèn)為是采用了另一個(gè)激光諧振腔，組成一個(gè)復(fù)合腔） 

• 可以通過克爾介質(zhì)的交叉相位調(diào)制效應(yīng)使兩個(gè)鎖模激光器同步，腔內(nèi)的兩束脈沖在介質(zhì)中相遇。 

也可以采用注入鎖定來穩(wěn)定激光器的頻率，也就是將另一個(gè)激光器中產(chǎn)生的具有非常穩(wěn)定頻率的光束注入到諧振腔中。