紧凑型Littman-Metcalf外腔半导体激光器：高稳定、大调谐范围

"这篇文章介绍了一种基于Littman-Metcalf结构的紧凑型可调谐外腔半导体激光器，该激光器设计独特，采用了星形柔性铰链转动机制，通过有限元分析优化了机械结构，使得基模共振频率达到3.7 kHz。激光器能够实现大范围无跳模调谐，覆盖至少80 GHz，且在无需重新调整的情况下能稳定工作一年以上，具有高可靠性。此外，该激光器能在87Rb的特定吸收峰上锁定，保持24小时以上的稳定性，线宽200 kHz，温度稳定度35 MHz/℃，光功率波动小于0.75%，并且其稳频激光器的Allen方差表现出极高的稳定性。" 本文详细阐述了一种新型的外腔半导体激光器设计，其基础是Littman-Metcalf架构，这种设计旨在实现紧凑且坚固的激光器。通过使用星形柔性铰链转动机制，激光器的机械结构得以优化，确保了高达3.7 kHz的基模共振频率，这有助于减少模式跳跃，提高激光输出的稳定性。利用无跳模调谐条件对激光器的外腔进行了优化设计，进一步提升了激光器的性能。 激光器的工作波长约为780纳米，属于近红外区域，特别适合于多种科学和工程应用，例如光谱学、光纤通信以及量子信息处理。其无跳模调谐范围大于或等于80 GHz，这一大范围的调谐能力使得激光器能够在不同的应用中适应广泛的频率需求。而且，这种激光器在不进行任何重新调整的情况下，可以连续稳定工作一年以上，展示出了卓越的长期稳定性。 此外，激光器能够精确锁定在87Rb原子的F=2到F'=2,3的吸收峰上，这是原子钟和精密光谱实验中常见的操作。锁定持续时间超过24小时，期间激光线宽保持在200 kHz，表明其在长时间内的频率稳定性。温度稳定度为35 MHz/℃，意味着激光器的输出对环境温度变化有很好的抵抗力。稳频激光器的Allen方差在3秒测量时间内达到了3.5×10^-11，这在激光稳定性的评估中是非常高的水平，意味着即使在长时间尺度上，激光频率也保持着极高的精度。24小时内光功率波动小于0.75%，证明了激光器的功率稳定性。 这款紧凑坚固的Littman-Metcalf型可调谐外腔半导体激光器结合了高稳定性、大范围调谐能力、长期可靠性以及精确的频率锁定特性，是科研和工业领域中的理想选择。其设计和性能指标对于推动激光技术的发展，特别是在精密测量、量子信息处理和光学通信等领域具有重要的意义。