穩定反饋機制原理圖
頻率穩定模式
頻率穩定模式會平衡兩種模式的強度,使其都在增益曲線以下,以保持雷射頻率的穩定。管的長度是經過專門選擇的,以保證輸出端只有兩個諧振腔膜式。這兩個模式的偏振態是正交的(如果其中一個為S偏振態,另一個將會是P偏振態)。使用偏振光分束器,把其中一個模式直接入射到光電探測器,而另一個模式透過第二個分束器,把5%的輸出光入射到第二個光電探測器上,如原理圖所示。這兩個光電探測器產生一個誤差信號,用來控制包裹在玻璃管外的加熱器。加熱器引起管的擴張和收縮,從而使頻率達到穩定。頻率穩定模式也提供了一定程度的強度穩定。
圖3 穩定反饋機制原理圖
強度穩定模式
強度穩定模式會穩定輸出光束的強度。該模式的工作原理和頻率穩定模式一樣;但只用一個光電探測器來產生反饋誤差信號,從而控制加熱器。強度穩定模式也提供一定程度的頻率穩定。
在Thorlabs的HRS015穩定的氦氖上,只需將撥動開關打在所需模式的位置,就能快速地選取該模。
市面上的氦氖雷射器功率穩定性在1%以上,而Thorlabs這款氦氖雷射器引入了反饋機制,將穩定性控制在了0.1%~0.2%。
圖4 氦氖雷射器基本參數及達到穩定的參數