Stable Laser Systems超稳腔

美国Stable Laser Systems公司是超稳腔顶尖供应商，提供各种类型的超稳腔产品和温控方案。

美国Stable Laser Systems公司超稳腔产品线中，任何一个腔的设计是不是明显优于其它的，它们中每一款都有各自的特点，腔体设计和材料的选择取决于应用；

美国Stable Laser Systems公司与诸多知名实验室合作，为很多的应用提供频率稳定解决方案，并可以根据您的需求提供定制解决方案。在为

您的应用选择理想的腔体设计时要考虑的因素包括：

• 线宽

• 需要自由光谱范围(FSR)

• 工作环境(温度、振动)

• 稳定性要求，包括短期和长期-可容忍的漂移程度

总的来说，所有窄线宽的系统都采用了隔振措施，腔体的本底热噪声可以用任何几何形状(包括圆柱形)来达到。如果本底噪声的值是重要的，那么一个长切口腔，有极低的本底热噪声(假设为大光斑尺寸选择合适的反射镜)。

一、 标准参考腔选择指南：

1、圆柱形腔

圆柱形的空腔为光谱学提供了可靠的几何结构，在10Hz的水平上提供锁定的激光线宽。它们是常见的腔设计，但其他腔设计为某些应用提供了独特的优势。

主要特点：

• 100mm长，1.5GHz FSR

• 50mm直径

• 标准的镜子配置：plano-50 cm ROC

• 出厂设定零交叉温度

2、切口腔

与圆柱形设计相比，凹腔提供了更低的加速度灵敏度。长间隔长度，从100毫米到300毫米，产生极低低的本地热噪声和超窄的激光线宽。当赫兹线宽和低频漂移是很重要的时，我们推荐一个切口腔。

主要特点：

• 100mm长，1.5GHz FSR

• 50mm直径

• 标准的镜子配置：plano-50 cm ROC

• 出厂设定零交叉温度

3、球形和立方形腔

球形和立方体腔是超紧凑的腔设计，同时仍然提供窄线宽性能。这些固定的间隔可以不需要重新调整就可以移动。

主要特点：

• 50mm长，3.0GHz FSR

• 50mm直径

• 标准的镜子配置：plano-50 cm ROC

• 2片plano-50 cm ROC可选

• 出厂设定零交叉温度

4、多波长腔

如上图所示，多条支柱和多孔设计使腔体具有更大的灵活性和激光稳定选项，同时具有更大的成本效益。单个腔间隔可以容纳多达四个镜对，为许多不同颜色的激光器提供频率参考。

• 当锁定到多个激光器时，每个享受共模漂移，例如冷却、原子钟、晶格、Ba/Sr/Yb的泵浦激光器
  

• 精细度和波长可完全定制

• 宽带腔镜镀膜，精细度可从600-15000，为激光光谱学提供一个通用腔，无论你的原子或离子。

5、中平面空腔

中平面空腔的精心设计和安装，意味着垂直方向的振动灵敏度较低。这些腔可以重新定位，同时保持对齐。

• 78mm长，2GHz FSR
  

• 50mm直径

• 标准的镜子配置：plano-50 cm ROC

• 出厂设定零交叉温度

二、 温控考虑

1、球形腔

结构紧凑，真空室的布置允许在大范围的温度范围内进行稳定的温度控制。温度控制属性可能是重要的,因为ULE垫片材料可以在任何温度有一个零扩张点2°C到40°C,所以可以在零扩张点(通常是几摄氏度温度比石英玻璃镜子的间隔零交叉ULE环)。

2、切口腔

的工作温度在14°C到40°C之间，因此，极少量的零交叉温度低于14°C的极少量真空腔体需要额外的冷却功率(通过散热器的冷冻水)来达到zui佳工作温度。

热膨胀参考文献：

TEMPERATURE ANALYSIS OF LOW-EXPANSION FABRY-PEROT CAVITIES: RICHARD FOX, 2009 (NIST, BOULDER)

MIRROR DEFORMATION FROM MIRROR/SPACER DIFFERENTIAL THERMAL EXPANSION: MARK NOTCUTT, 2010 (STABLE LASER SYSTEMS, BOULDER) 

TUNING THE THERMAL EXPANSION PROPERTIES OF OPTICAL REFERENCE CAVITIES WITH FUSED SILICA MIRRORS: LEGERO, KESSLER, AND STERR, 2010 (PTB, BRAUNSCHWEIG)

三、 材料选择:FS与ULE镜面衬底

使用熔融石英(FS)基板导致本底热噪声~比ULE(超低膨胀玻璃)低2倍。几乎所有的应用，ULE是很好的选择，因为它使一个腔与极低的日漂移。熔融石英镜设有ULC，以降低热膨胀系数。

四、 应用领域

• 原子钟(例如:Yb、Sr、Yb+、Sr+、Hg+、Ca、Ca+)

• 原子激光冷却和俘获，包括动态频率变化

• 高精度的光谱

• 光频梳齿锁定

• 射频产生稳定的时间保持到第15位小数

• 用于时间或频率传输的本振

• 微波发生器

• 激光雷达(长相干时间激光器)

• 光纤传感

• 光纤扰动的检测和传感

• 光纤时间传输

• 精密激光波长调谐

• 光频扫产生或移频以消除空腔漂移