Аннотация
В статье рассмотрено современное состояние проблем лазерной спектроскопии, в том числе использование паров молекулярного йода для целей построения стандартов частоты. Разработан генератор второй оптической гармоники от перестраиваемого воло-конного иттербиевого лазера на основе внешнего резонатора с кристаллом LBO (LiB3O5 – триборат лития) для последующего использования в экспериментах по спек-троскопии молекулярного йода. Особенностью собранного генератора второй оптической гармоники является использование перестраиваемого волоконного иттербиевого лазера с распределенной обратной связью. Перестройка по длине волны осуществлялась в диапазоне 1029…1030 нм посредством изменения температуры резонатора лазера. В основе рассматриваемого генератора второй гармоники лежит двухзеркальный резонатор и кристалл LBO, расположенный в перетяжке резонатора удвоителя. Для целей стабилизации лазерного излучения использовалась система автоподстройки частоты (АПЧ). Для повышения стабильности частоты лазера использовался эталон Фабри–Перо. Для стабилизации частоты удвоителя была использована схема Паунда–Дривера–Холла. В ходе экспериментов были измерены шумовые характеристики излучения второй гармоники. Чтобы учесть вклад, вносимый самим фотоприемником, был измерен спектр шумов используемого фотоприемника. Полученные результаты сравнивались с шумовыми характеристиками, полученными от лампы накаливания с тем же уровнем засветки. Построен график зависимости шумовых компонент от частоты. Исследована зависимость выходной мощности излучения второй гармоники от длины волны излучения в диапазоне 514.5…515 нм. Построен график зависимости величины выходной мощности второй гармоники от длины волны излучения. В результате проделанной работы получено до 13 мВт излучения во второй гармонике с возможностью перестройки длины волны генератора.
Ключевые слова: генерация второй гармоники, двухзеркальный резонатор, LBO, спектроскопия, молекулярный йод, эталон Фабри–Перо, техника Паунда–Дривера–Холла, волоконный лазер
Список литературы
1. Clearance of yellow tattoo ink with a novel 532-nm picoseconds laser / H. Alabdulrazzaq, J.A. Brauer, Y.S. Bae, R.G. Geroneus // Lasers in Surgery and Medicine. – 2015. – Vol. 47, iss. 4. – P. 285–288. – doi: 10.1002/lsm.22354.
2. Единый эталон времени и длины / С.Н. Багаев, В.Г. Гольдорт, А.С. Дычков, В.М. Клементьев, Ю.А. Матюгин, М.В. Никитин, Ю.Я. Печерский, В.П. Чеботаев // Квантовая электроника. – 1982. – Т. 9, № 3. – С. 453–462.
3. A dense grid of reference iodine lines for optical frequency calibration in the range 595–655 nm / S.C. Xu, R. van Dierendonck, W. Hogervorst, W. Ubachs // Journal of Molecular Spectroscopy. – 2000. – Vol. 201, iss. 2. – P. 256–266. – doi: 10.1006/jmsp.2000.8085.
4. A dense grid of reference iodine lines for optical frequency calibration in the range 571–596 nm / I. Velchev, R. van Dierendonck, W. Hogervorst, W. Ubachs // Journal of Molecular Spectroscopy. – 1998. – Vol. 187, iss. 1. – P. 21–27. – doi: 10.1006/jmsp.1997.7480.
5. Wavelength measurements of three iodine lines between 780 and 795 nm / B. Bodermann, G. Bonsch, H. Knockel, A. Nicolaus, E. Tiemann // Metrologia.–1998. – Vol. 35, N 2. – P. 105–113. – doi: 10.1088/0026-1394/35/2/5.
6. Absolute frequency measurement of iodine lines with a femtosecond optical synthesizer / R. Holzwarth, A.Yu. Nevsky, M. Zimmermann, Th. Udem, T.W. Hansch, J. von Zanthier, H. Walther, J.C. Knight, W.J. Wadsworth, P.St.J. Russell, M.N. Skvortsov, S.N. Bagayev // Applied Physics B. – 2001. – Vol. 73, iss. 3. – P. 269–271. – doi: 10.1007/s003400100633.
7. Quinn T.J. Mise en pratique of the definition of the metre // Metrologia. – 1994. – Vol. 30, N 5. – P. 523–541. – doi: 10.1088/0026-1394/30/5/011.
8. Gerstenkorn S., Luc P. Atlas du spectre d'absorption de la molecule d'iode (pt. 1). – Orsay (France): Laboratoire Aime-Cotton C.N.R.S.II, 1977. – 98 p.
9. Hanes G.R., Dahlstrom C.E. Iodine hyperfine structure observed in saturated absorption at 633 nm // Applied Physics Letters. – 1969. – Vol. 14, iss. 1. – P. 362–364. – doi: 10.1063/1.1652687.
10. Merimaa M., Ahtee V., Nyholm K. Absolute frequency measurement of an iodine-stabilized 543-nm He-Ne laser with modulation-synchronized phase-locked loop for improved frequency counting // CPEM 2008. Conference on Precision Electromagnetic Measurements Digest, Broomfield, Colorado, 8–13 June 2008. – Piscataway, New Jersey: IEEE, 2008. – P. 312–313. – doi: 10.1109/CPEM.2008.4574778.
11. Ye J., Ma L.S., Hall J.L. Molecular iodine clock // Physical Review Let- ters. – 2001. – Vol. 87, iss. 27. – P. 270801/1–270801/4. – doi: 10.1103/PhysRevLett.87.270801.
12. Sub-doppler molecular-iodine transitions near the dissociation limit (523–498 nm) / W.-Y. Cheng, L. Chen, T.H. Yoon, J.L. Hall, J. Ye // Optics Letters. – 2002. – Vol. 27, iss. 8. – P. 571–573. – doi: 10.1364/OL.27.000571.
13. Comparison of molecular iodine spectral properties at 514.7 and 532 nm wavelengths / J. Hrabina, O. Acef, F. Burck, N. Chiodo, Y. Candela, M. Sarbort, M. Hola, J. Lazar // Measurement Science Review. –2014. – Vol. 14, iss. 4. – P. 213–218. – doi: 10.2478/msr-2014-0029.
14. Стабилизация частоты Ar+-лазера (514.5 нм) по резонансам насыщенного поглощения 127I2 / В.Г. Гольдорт, А.Н. Гончаров, А.Э. Ом, М.Н. Скворцов, В.П. Чеботаев // Оптические стандарты времени и частоты: сборник научных трудов / АН СССР, Сибирское отделение, Институт теплофизики. – Новосибирск: ИТФ, 1985. – С. 133–139.
15. Spieweck F. Frequency stabilization of an Ar+ laser with molecular iodine // Atomic Masses and Fundamental Constants. 5: proceedings of the 5th International Conference on Atomic Masses and Fundamental Constants, Paris, June 1975. – New York: Springer Science+Business Media, 1976. – Pt. 8. – P. 372–377. – doi: 10.1007/978-1-4684-2682-3_54.
16. Argon ion laser with high frequency stability / V.P. Chebotayev, V.G. Goldort, A.N. Goncharov, A.E. Ohm, M.N. Skvortsov // Metrologia. – 1990. – Vol. 27, N 2. – P. 61–64. – doi: 10.1088/0026-1394/27/2/003.
17. Innova 90 [Electronic resource] // Coherent: web-site. – URL: ttps://www.co-herent.com/products/index.cfm?355/Innova-90 (accessed: 01.05.2015).
18. Lithium triborate – LBO crystals [Electronic resource] // Eksma Optics: website. – URL: http://eksmaoptics.com/nonlinear-and-laser-crystals/nonlinear-crystals/lithium-triborate-lbo-crystals/ (accessed: 01.05.2015).
19. Generation of optical harmonic / P. Franken, A. Hill, C. Peters, G. Weinreich // Physical Review Letters. – 1961. – Vol. 7, iss. 4. – P. 118–119. – doi: 10.1103/PhysRevLett.7.118.
20. Black E.D. An introduction to pound-drever-hall laser frequency stabilization // American Journal of Physics. – 2001. – Vol. 69, iss. 1. – P. 79–87. – doi: 10.1119/1.1286663.
