Thorlabs 1.533 µm锁频激光器

特性

• 参考频率激光系统基于分布反馈式(DFB)激光器

• 真空发射波长1532.8323 nm 

• 稳频到NIST可追踪的乙炔分子(C2H2)跃迁吸收线 

• 绝 佳的低漂移性能

• 前面板LED和数字I/O信号指示锁频状态

• 两种工作模式
  

• AUTO：必要时自动重新锁频

• MANUAL：自动重新锁频程序仅由用户触发

应用

• 干涉

• 傅里叶变换红外(FTIR)仪器参考

• 气体传感

• 仪器校准

• 通信应用(ITU密集波分复用(DWDM) 12.5 GHz Grid Slot，195.5875 THz)

Thorlabs的LLD1530锁频激光器是一种窄线宽、基于DFB激光二极管的开箱即用式系统，真空发射波长为1532.8323 nm，SMSR至少为35 dB。激光频率主动稳定到美国国家标准技术研究所(NIST)可追踪的乙炔分子跃迁吸收线，系统启动时绝 对准确度优于±25 MHz。启动之后即以±25 MHz的稳定性维持发射频率，从而实现±50 MHz的总频率准确度。LLD1530能够提供准确的参考频率，发射低噪声的激光，且在启动时就具有绝佳的频率稳定性、准确度和精度。因此，这种激光源非常适用于要求较高的FTIR仪器、仪器校准、气体传感以及相关的通信应用。

我们的参考频率源可以通电、锁频，并在10 °C到40 °C的温度范围内运行。如果通电启用该激光器时，环境温度在此范围之内，则复杂的启动算法可以确保启动过程一结束就将激光发射频率锁定在目标频率。该系统利用乙炔气体吸收光谱的P(13)吸收线和边带锁定技术实现锁频。激光器的真空波长稳定在右下图P(13)吸收线上标记的红点处。

自动模式(AUTO Mode)
推荐使用LLD1530的AUTO模式操作，因为该模式可自动将激光发射频率维持在目标频率±25 MHz的范围之内。处于自动模式时，如果发射频率与目标频率之间的绝 对差值超过接近但小于25 MHz的阈值时，系统会自动触发重新锁频程序。更多有关触发重新锁频的阈值信息，请看规格标签。AUTO模式下的重新锁频键(RELOCK)不能使用。

手动模式(MANUAL Mode)
当应用无法接受重新锁频过程中发射强度与波长的变化时，可以使用MANUAL模式。用户通过拨动前面板的按钮可以切换AUTO和MANUAL模式。MANUAL模式工作时，红色RELOCK NEEDED状态指示灯会在AUTO模式触发重新锁频的阈值时点亮。这时，LLD1530会继续工作，但无法保证指定的频率准确度。如果发射频率与目标频率之间的绝 对差值超过25 MHz，则"LOCKED"状态指示灯熄灭。激光器处于MANUAL模式时，用户可以在任何时候按下RELOCK键启动重新锁频程序。

电子和光学I/O
LLD1530的光学输出可以通过FC/APC接头耦合光纤。后面板上的DB9母接头提供了一个数字I/O接口，可让用户启动激光器、选择工作模式、触发重新锁频程序并获得工作状态信息。

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上图中LLD1530的典型真空发射波长数据通过两个LLD1530激光器和拍音记录方法测量频率稳定度数据所得；其中一个LLD1530故意以轻微失谐的光学频率工作，以产生拍音。频率测量值被转换为曲线的波长。激光器在环境条件下以手动模式运行，并在数据采集期间未执行重新锁定程序。红色虚线表示LLD1530长期稳定性规格的限制为1532.8323 nm ± 80 fm。有关拍音技术的完整规格和信息，请参阅规格标签。

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LLD1530使用了边带锁定技术。目标真空波长(红色正方形)与23°C时P(13)乙炔气体吸收线(带)长波长侧的半高宽(HWHM)点重合。

• 仪器温度变化是波长漂移的主要来源。温度变化3.5 °C之后，维持规格范围内的工作需要重新锁定激光波长。AUTO模式时会自动触发重新锁频程序，MANUAL模式时前面板上的LED会指示需要重新锁频的状态。

• 用于恒温条件。

• 通过测量两个LLD1530锁频激光器之间超过10 µs的拍音找出半峰全宽(FWHM)。

• 20 MHz测量带宽和200 ms信号采集

• IEC 60825-1:2014

• MANUAL模式下，当温度变化超过这些限制时，LOCKED状态指示灯会熄灭。如果LOCKED状态指示灯不亮，上面给出的性能规格就不适用。AUTO模式下，达到这些限制值之前就会自动重新锁频。

• MANUAL模式下，超过这些限制值时，RELOCK NEEDED状态指示灯会亮。如果RELOCK NEEDED状态指示灯亮，上面给出的性能规格就不适用。AUTO模式下，导致锁频丢失的外部干扰也会触发重新锁频程序。

• 不建议将准直光学元件与该激光器一起使用，因为这些元件可能使1级激光产品超过发射限制。

• 非冷凝

利用拍音技术测量线宽 通过将待测激光器的光发射与具有相同线宽和稍微不同的光频率的激光器的光发射耦合来进行测量。两种激光光源都具有洛伦兹线形状的光谱，其光束的偏振方向并不正交，且激光噪声不相关。使用150 MHz基于铟镓砷(InGaAs)的PDA10CF光电探测器探测干涉信号(拍音)的正弦包络，并用示波器记录。探测到的拍频信号的振荡频率等于两个光耦合激光器的光频之差。拍频信号10 μs的一段通过快速傅里叶变换(FFT)到频谱域中，图3中的蓝色迹线绘制出了这些数据。

利用探测过程、FFT和两个激光束的特性，根据这些测量数据计算待测激光器的线宽。光电探测器通过探测强度有效地进行了两个入射光信号的复杂乘法运算。 然后利用FFT对这个时域乘积进行傅里叶变换。结果就是两个光束的洛伦兹线形状在频域中的卷积，也就是图3中绘出的拍音谱。拍音谱也具有洛伦兹线形状，因为两个洛伦兹函数的卷积是另一个洛伦兹函数。两个激光器的线宽，与所得卷积的线宽，

图3中的红色曲线图绘制的是洛伦兹曲线拟合，用于找出拍音光谱数据的3.6 MHz线宽，上面的等式用来计算LLD1530的2.5 MHz线宽。

真空波长与空气波长 
LLD1530激光参考源的规格以真空波长为参考，属于通用型。空气波长等于真空波长除以空气的局部折射率，其随着诸如空气压力、温度和湿度等环境条件的变化而变化。由于真空波长不受环境条件影响，所以可直接比较参考真空波长的不同测量值。

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图 1: 该曲线图显示了集成到LLD1530激光参考系统中的DFB激光器的典型边模抑 制比(SMSR)。

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图 2: 上图：LLD1530的典型真空发射波长在一个小时内的典型变化。频率稳定度数据通过两个LLD1530激光器和拍音记录方法测量所得；其中一个LLD1530故意以轻微失谐的光学频率工作，以产生拍音。频率测量值被转换为曲线的波长。下图：这些数据使用Thorlabs的OSA205C测量所得，展现了LLD1530的典型长期真空波长稳定性。激光器在环境条件下以手动模式运行，并在数据采集期间未执行重新锁定程序。红色虚线表示LLD1530长期稳定性规格的限制为1532.8323 nm ± 80 fm。

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图 3: 两个LLD1530锁频激光光源(蓝色曲线)之间的典型拍音谱，用洛伦兹曲线拟合(红色曲线)绘制而成。使用150 MHz探测器记录超过10 μs的拍音。根据测量数据和曲线拟合的3.6 MHz FWHM得到2.5 MHz FWHM激光线宽。更多信息，请看本标签的"利用拍音技术测量线宽"部分。