臺灣博碩士論文加值系統

本論文中，我們希望可以使用單一聲光調制器之光學外差法來獲得吸收光譜之微分訊號以作為穩定二極體雷射中心波長之用。首先我們嘗試先提出單一偵測器架構來進行實驗，但發現因為光程差不穩定的影響使得我們無法獲得微分訊號，所以我們再提出雙偵測器架構來克服這個問題。藉由雙偵測器架構，我們成功獲得微分訊號，證明使用單一聲光調制器確實可以獲得微分訊號。最終我們希望可以使用這種微分訊號來穩定我們二極體雷射的中心波長。

In this thesis, we plan to obtain the derivative of absorption signals to stabilize the center wavelength of a diode laser with optical heterodyne detection using single acousto-optic modulator (AOM). First, we proposed a scheme using single photodetector, but we find the instability of optical difference between the two beams makes us can’t obtain the desired derivative of absorption signals. So we proposed another scheme using double photodetectors to overcome the problem. With the scheme using double photodetectors, we successfully obtain the derivative of absorption signals. Hence, we successfully demonstrated that it is possible to generate optical heterodyne signal using single AOM. The derivative of absorption signals will be used to stabilize the center wavelength of a diode laser in the near future

目錄
誌謝 i
中文摘要 ii
英文摘要 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
第一章 前言 1
1.1何謂光學外差法與其應用 1
1.2使用於光學外差法中之移頻器 1
1.3銣原子吸收產生的頻率雜訊 3
1.4章節概述 4
第二章 二極體雷射頻率雜訊之觀察 5
2.1前言 5
2.2銣原子直接吸收法 5
2.3銣原子吸收之平衡式偵測法 8
2.4結論 11
第三章 單一偵測器架構之原理、架構與結果 12
3.1前言 12
3.2單一偵測器架構的理論推導 12
3.3單一偵測器架構的詳細架構 16
3.4實驗結果 20
3.4.1Fabry Perot Etalon之單一偵測器架構的一些測試與觀察 20
3.4.2Rb Cell之單一偵測器架構的一些測試與觀察 24
3.4.3對解調後訊號的觀察 28
第四章 雙偵測器架構之原理、架構與結果 30
4.1前言 30
4.2雙偵測器架構的理論推導 30
4.3雙偵測器架構的詳細架構 35
4.4實驗結果 37
4.4.1Rb Cell之雙偵測器架構的一些測試與觀察 37
4.4.2對解調後訊號的觀察 41
第五章 結論 50
參考文獻 51



圖目錄
圖1.1 使用光學外差與鎖相技術的即時干涉橢偏儀之實驗架構圖 3
圖2.1 銣原子直接吸收法實驗架構圖 6
圖2.2 銣原子直接吸收法所觀測到的光強度雜訊圖 6
圖2.3 銣原子氣室移除時，直接吸收法所觀測到的光強度雜訊圖 7
圖2.4 銣原子吸收之平衡式偵測法實驗架構圖 9
圖2.5 銣原子吸收之平衡式偵測法所觀測到的光強度雜訊圖 9
圖2.6 銣原子氣室移除時，平衡式偵測法所觀測到的光強度雜訊圖 10
圖3.1 單一偵測器架構的簡圖 13
圖3.2 單一偵測器架構之架構圖（Fabry Perot Etalon） 16
圖3.3 單一偵測器架構之架構圖（Rb Cell） 20
圖3.4 使用Fabry Perot Etalon之單一偵測器架構的典型未解調訊號22
圖3.5 改變雷射二極體注入電流得到Fabry Perot Etalon共振曲線 23
圖3.6 Fabry Perot Etalon之單一偵測器架構的干涉光強度雜訊頻譜23
圖3.7 共振時，Fabry Perot Etalon之干涉光強度雜訊頻譜 24
圖3.8 Rb Cell之單一偵測器架構的典型未解調訊號 25
圖3.9 改變雷射二極體注入電流得到銣原子的吸收曲線 27
圖3.10 Rb Cell之單一偵測器架構的干涉光強度雜訊頻譜 27
圖3.11 有吸收時，Rb Cell之單一偵測器架構的干涉光強度雜訊頻譜28
圖3.12 光程差不穩造成的波形與振幅不穩 29
圖4.1 雙偵測器架構的簡圖 31
圖4.2 雙偵測器架構之架構圖（Rb Cell） 37
圖4.3 銣原子有吸收時，正負一階光干涉訊號 38
圖4.4 銣原子飽和吸收時，零階與負二階光干涉訊號 39
圖4.5 待解調訊號在銣原子沒有吸收時之頻譜圖 39
圖4.6 待解調訊號在銣原子有吸收時之頻譜圖 40
圖4.7 穩定的解調訊號 42
圖4.8 射頻鎖相放大器的相位0°時，解調訊號軌跡圖 43
圖4.9 射頻鎖相放大器的相位10°時，解調訊號軌跡圖 43
圖4.10 射頻鎖相放大器的相位20°時，解調訊號軌跡圖 43
圖4.11 射頻鎖相放大器的相位30°時，解調訊號軌跡圖 44
圖4.12 射頻鎖相放大器的相位40°時，解調訊號軌跡圖 44
圖4.13 射頻鎖相放大器的相位50°時，解調訊號軌跡圖 44
圖4.14 射頻鎖相放大器的相位60°時，解調訊號軌跡圖 45
圖4.15 射頻鎖相放大器的相位70°時，解調訊號軌跡圖 45
圖4.16 射頻鎖相放大器的相位80°時，解調訊號軌跡圖 45
圖4.17 射頻鎖相放大器的相位90°時，解調訊號軌跡圖 46
圖4.18 射頻鎖相放大器的相位100°時，解調訊號軌跡圖 46
圖4.19 射頻鎖相放大器的相位110°時，解調訊號軌跡圖 46
圖4.20 射頻鎖相放大器的相位120°時，解調訊號軌跡圖 47
圖4.21 射頻鎖相放大器的相位130°時，解調訊號軌跡圖 47
圖4.22 射頻鎖相放大器的相位140°時，解調訊號軌跡圖 47
圖4.23 射頻鎖相放大器的相位150°時，解調訊號軌跡圖 48
圖4.24 射頻鎖相放大器的相位160°時，解調訊號軌跡圖 48
圖4.25 射頻鎖相放大器的相位170°時，解調訊號軌跡圖 48
圖4.26 射頻鎖相放大器的相位180°時，解調訊號軌跡圖 49

參考文獻
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