Pound-Drever-Hall locking scheme free from Trojan operating points
Pound-Drever-Hall（PDH）技术是用于将激光器的频率稳定到稳定的光学谐振器或反之亦然，将谐振器的长度稳定到稳定的激光器的频率的流行方法。我们提出了一种改进的技术，产生一个“无限”的动态（捕获）范围，使谐振器被正确地锁定到种子频率，即使在大的扰动。存在于常规PDH误差信号中的稳定但非谐振锁定点（也称为特洛伊操作点）通过在对应于谐振器的自由光谱范围的一半的频率下对种子激光器进行相位调制来去除。我们通过实现一个注入种子Yb：YAG薄片激光器实验验证了我们的方案的鲁棒性。我们还给出了一个解析公式的PDH误差信号为任意调制频率和讨论的参数范围内，我们的PDH锁定方案保证正确的锁定。我们的方案是简单的，因为它不需要额外的电子除了标准的PDH设置，特别适合于实现注入种子激光器和注入种子光学参量振荡器。
2022-10-11 physics.ins-det physics.optics
A practical guide to feedback control for Pound-Drever-Hall laser linewidth narrowing
针对AMO实验中PDH激光锁定需分散工程经验且缺乏控制理论视角的问题，本文基于现代工具系统整理组件选择与环路调谐方法，为首次搭建者提供实用指南，以1650 nm ECDL锁定优化为例说明。
2025-08-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Robust High-frequency Laser Phase Noise Suppression by Adaptive Pound-Drever-Hall Feedforward
本研究提出一种自适应PDH前馈方法，通过简单电路根据腔透射功率波动自适应控制前馈增益，实现了约2 MHz处 $\geq 40$ dB 的鲁棒激光相位噪声抑制和高达 50 MHz 的抑制带宽，为精密量子控制与计量构建低噪声激光器铺平了道路。
2024-12-22 physics.atom-ph physics.optics
Pound-Drever-Hall Feedforward: Laser Phase Noise Suppression beyond Feedback
针对常规PDH激光稳频难以抑制高频相位噪声的问题，提出将残余PDH信号经延迟光纤前馈到输出光场的方法，在数MHz频段噪声抑制比常规反馈高4个数量级，性能媲美腔滤波，适用于量子态精密控制等场景。
2024-07-13 cond-mat.quant-gas physics.app-ph physics.atom-ph
Pound-Drever-Hall Feedforward for Trapped-Ion Optical Qubits
National University of Singapore（新加坡国立大学）
研究针对囚禁离子光学量子比特激光相位噪声问题，开发基于庞德-德雷弗-霍尔前馈方法的有源相位噪声稳定系统，用光纤电光调制器和电前馈伺服抑制噪声，提升相干时间，且该技术易适配其他光学量子比特。
2026-07-28 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Quadrature amplitude modulation for electronic sideband Pound-Drever-Hall laser frequency locking
Joint Quantum Institute, National Institute of Standards and Technology and the University of Maryland（联合量子研究所，美国国家标准与技术研究院和马里兰大学）
本文提出利用正交幅度调制技术生成高质量相位调制射频驱动信号，用于实现电子边带锁定，通过软件定义无线电补偿I/Q失真，验证了该方法在超窄线宽激光频率锁定中的连续调谐能力。
2026-03-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.ins-det
Microresonator-stabilized extended cavity diode laser for supercavity frequency stabilization
我们展示了一种简单，紧凑，具有成本效益的激光降噪方法，用于稳定的扩展腔二极管激光器的3x 105精细镜法布里-珀罗（F-P）腔对应的谐振线宽为10 kHz，使用晶体MgF 2回音壁模式微谐振器（WGMR）。激光线宽被减小到亚kHz，使得建立稳定的Pound-Drever-Hall（PDH）误差信号。预稳激光器的波长在覆盖F-P超腔的高反射镜涂层的大带宽内是可调谐的。
2017-03-03 physics.optics
Detection of Nanoparticles with a Frequency Locked Whispering Gallery Mode Microresonator
我们检测39 nm × 10 nm的金纳米棒，使用通过庞德-德雷弗-霍尔方法稳定的微环。实时检测实现了高达12.2的信噪比。这些纳米颗粒的体积比迄今为止使用WGM传感检测到的任何其他纳米颗粒小三倍。我们通过反复的实验表明，测量是可靠的，并验证了使用电子显微镜的微环表面上的单个纳米棒的存在。在我们目前的噪声水平下，这些纳米棒的等离子体增强可以检测半径小至a = 2 nm的蛋白质。
2013-03-06 physics.optics
Pump-probe differencing technique for cavity-enhanced, noise-canceling saturation laser spectroscopy
我们提出了一种实验技术，使机械噪声免费，腔增强的原子跃迁及其超精细结构的频率测量。我们采用Nd：YAG激光器和碘蒸气室的532 nm倍频输出。该细胞被放置在行波法布里-珀罗干涉仪（FPI）与反向传播的泵和探测光束。使用Pound-Drever-Hall（PDH）技术锁定FPI。机械噪声被差分泵和探头信号抑制。此外，该差分误差信号给出了FPI内的差分非线性的灵敏测量。
2004-11-10 physics.optics
Enhanced Frequency Noise Discrimination Using Cavity-coupled Mach-Zehnder Interferometer
本文提出一种基于腔耦合马赫-曾德尔干涉仪的增强型频率噪声鉴别器，在可编程集成光子平台上实现，灵敏度媲美Pound-Drever-Hall架构且设计更简单紧凑，可用于集成激光频率稳定。
2023-05-17 physics.optics
Sub-kHz linewidth narrowing of a mid-infrared OPO idler frequency by direct cavity stabilization
我们将单谐振光学参量振荡器的闲频直接稳定到中红外法布里-珀罗参考腔的谐振。这是通过Pound-Drever-Hall锁定方案实现的，控制泵浦激光器或谐振信号频率。达到了低于10 $^3$ Hz $^2$ /Hz的残余相对频率噪声功率谱密度，在100 ms内具有920 Hz的高斯线宽，这表明通过锁定光学参量振荡器相对于具有最先进的优异性能的中红外腔而达到低至Hz水平的光谱纯度的潜力。
2015-07-30 physics.optics
Planar-Waveguide External Cavity Laser Stabilization for an Optical Link with 1E-19 Frequency Stability
采用Pound-Drever-Hall方案，在法布里-珀罗腔（FPC）上实现了紧凑型平面波导外腔激光器（ECL）的稳频。ECL的剩余频率稳定性为1 E-14，与通过相同方案锁定到FPC的光纤激光器（FL）可实现的稳定性相当。我们建立了一个100公里的光链路，基于光纤线轴，达到1 E-19的相对稳定性，我们表明，其性能使用ECL或FL是可比的。因此，ECL可以作为一个很好的替代FL在光链路中的成本效益和鲁棒性是重要的考虑因素。
2011-12-08 physics.optics
Demonstration of a passive sub-picostrain fiber strain sensor
我们展示了一个光纤法布里-珀罗（FFP）传感器能够检测亚皮应变信号，从100 Hz和超过100 kHz，使用庞德-德雷弗-霍尔频率锁定技术。在1550 nm处的低功率二极管激光器被锁定到自由空间参考腔，以抑制其自激频率噪声，从而稳定激光器。然后使用稳定的激光器询问FFP，其中PDH误差信号产生瞬时光纤应变。
2005-04-11 physics.ins-det physics.optics
Cavity locking with spatial modulation of optical phase front for laser stabilization
本文研究了通过空间调制光束相位波前的光腔锁定激光稳频技术。该方法的基本原理的理论描述，并特别注意到剩余幅度调制（RAM）所造成的实验缺陷，特别是空间相位调制器的制造误差。所研究的锁定方法具有Pound-Drever-Hall方法和倾斜锁定方法的共同优点，为消除相位调制中的RAM噪声，实现激光器的最终稳定性提供了一种更为巧妙的方法。在成本和便携性是一个实际问题的情况下，所研究的方法允许实现紧凑的激光稳定系统锁定到法布里-P $\acute{\mbox{e}}$旋转腔，而不使用昂贵的笨重的设备，如信号发生器和电光调制器。
2022-07-12 physics.optics
Optical fibers with interferometric path length stability by controlled heating for transmission of optical signals and as components in frequency standards
我们提出了一种简单的方法来稳定的光纤的光路长度的激光波长的约1/100的精度。我们研究的路径长度调制的导电加热层的光纤的动态响应。通过使用Pound-Drever-Hall方法相对于激光波长测量路径长度;通过加热器施加负反馈。我们将该方法应用在低温谐振器频率标准的上下文中。
2006-04-14 physics.atom-ph physics.optics
Phase-sensitive interrogation of fiber Bragg grating resonators for sensing applications
本文讨论了一种用于无源布拉格光栅法布里-珀罗谐振腔远程解调的相敏技术。它基于Pound-Drever-Hall激光频率锁定，使用射频相位调制边带从法布里-珀罗干涉仪的谐振附近的复杂光学响应导出误差信号。我们研究如何调制频率和谐振带宽影响这个误差信号。实验结果表明，当激光器被锁定，该方法检测到的差分相移的光载波相对于其边带，由于微小的光纤光路位移。
2004-11-09 physics.ins-det physics.optics
A high-power waveguide resonator second harmonic device with external conversion efficiency up to 75%
我们报告了一种高效的波导谐振器设备的生产775 nm的光使用钛indiffused铌酸锂波导谐振器。当扫描谐振时，该器件产生高达110 mW的二次谐波功率，其中140 mW入射到器件上-外部转换效率为75%。腔长度也被锁定，使用Pound-Drever-Hall型锁定方案，涉及到对腔温度或激光频率的反馈。在激光频率反馈的情况下，在一个小时内可以看到来自52 mW泵浦的大约28 mW的稳定输出功率。
2017-09-13 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Ultra low frequency noise laser by locking to an optical fiber delay line
报道了利用大臂不平衡的全光纤迈克耳孙干涉仪对掺铒光纤分布反馈激光器进行稳频的实验研究。该干涉仪使用一个1公里的SMF-28光纤线轴和声光调制器，允许外差检测。对于1 Hz ~ 10 kHz的傅立叶频率，频率噪声功率谱密度降低了40 dB以上，对应于整个范围内远低于1 Hz^2/Hz的水平。在1 kHz时可达到10^{-2} Hz^2/Hz。在40 Hz和30 kHz之间，频率噪声被示出为与通过Pound-Drever-Hall锁定到高精细度Fabry-Perot腔获得的频率噪声相当。因此，锁定到光纤延迟线可以代表用于短期线宽减小的腔稳定的可靠、简单和紧凑的替代方案。
2009-02-09 physics.ins-det physics.optics
From ultra-noisy to ultra-stable: optimization of the optoelectronic laser lock
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Yale University（耶鲁大学）
通过光电激光锁定方法，实现超稳定激光系统，显著降低噪声并提升相位噪声性能，适用于低噪声微波生成、传感和卫星测距。
2025-05-20 physics.optics
A cavity optomechanical locking scheme based on the optical spring effect
提出了一种基于光弹簧效应的腔光机器件主动稳长和频率失谐锁定方案。该方案可以作为替代的Pound-Drever-Hall锁定技术，但相比之下，不需要信号处理的时间尺度上的腔衰减率。因此，它特别适合于稳定微腔，其中该时间尺度可以非常快。误差信号通过光学弹簧效应产生，即，色散耦合到腔内光场的纳米机械振荡器的失谐相关频移。我们解释了锁定的功能原理，并在带宽和增益曲线方面表征其性能。光学弹簧锁定方案可以在各种光学机械系统中在未分辨边带区域中不需要更大的努力而实现。
2020-04-10 physics.ins-det physics.optics
Ultralow-noise microwave oscillator via optical frequency division with a co-self-injection-locked miniature Fabry-Perot reference
National Innovation Institute of Defense Technology, Academy of Military Sciences PLA China（中国人民解放军军事科学院国防创新研究院）；College of Computer Science and Technology, National University of Defense Technology（国防科技大学计算机学院）；College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology（国防科技大学前沿交叉学院）；College of Science, National University of Defense Technology（国防科技大学理学院）；Hunan Research Center of the Basic Discipline for Physical States, National University of Defense Technology（国防科技大学物理状态湖南省基础学科研究中心）
本研究通过结合超高Q微型法布里-珀罗腔与光学共自注入锁定技术，实现了一种超低噪声微波振荡器，适用于下一代通信、雷达和计量学应用。
2026-01-12 physics.optics
Errors in PDH offset locking due to spurious spectral features
本文揭示了PDH偏移锁定中由于非对准法布里-珀罗腔中残余光学边带与高阶空间模式的相互作用导致的误差问题，并提出通过光谱纯净的频率偏移来显著降低偏移的方法。
2025-12-03 physics.atom-ph physics.optics
Compact sub-Hz Linewidth Laser Enabled by Self Injection Lock To a Sub-mL FP Cavity
窄线宽激光器（NLL）的高频率稳定性和小的形状因子是必不可少的，使远程传感，量子信息和原子钟的应用。通过种子激光器对品质因数（Q）为100的稳频FP腔的Pound-Drever Hall（PDH）锁定或自注入锁定（SIL），已经证明了各种高性能NLL。然而，由于复杂的稳定系统和锁定电子设备，它们通常是复杂的实验室设置。在这里，我们报告了一个紧凑的NLL的68毫升的体积，实现了SIL的二极管激光器的微型FP腔的7.7x108 Q和0.5毫升的体积，绕过表大小的真空，热和振动隔离。我们用自延迟外差系统对NLL进行了表征，其洛伦兹线宽达到60 mHz，积分线宽约为80 Hz。频率噪声性能超过了商业NLL和最好的报告的混合集成NLL实现SIL高Q片上环形谐振器。我们的工作标志着利用超高Q FP腔实现具有优异性能的可现场部署NLL的重要一步。
2022-12-01 physics.ins-det physics.optics
Chip-scale modulation-free laser stabilization using vacuum-gap micro-Fabry-Pérot cavity
本文提出并实验验证了一种基于硅光子芯片与真空间隙微法布里-珀罗腔集成的无调制激光稳定技术，实现了高Q值、低频率不稳定性和显著线宽压缩，为芯片级超稳定激光器提供了可扩展、便携的解决方案。
2025-10-24 physics.optics
Efficient Frequency Doubling with Active Stabilization on Chip
薄膜锂酸盐（TFLN）具有强的二阶非线性、快速高效的电光效应、宽的透明窗口、小的双光子吸收和自由载流子散射等特性，在集成纳米光子学领域具有广泛的应用前景。它们一起允许高度集成的纳米光子电路，能够通过在同一芯片上合并不同的元件来进行复杂的光子处理。然而，必须有一个示范，协同这些优越的性能，为系统的优势。在这里，我们展示了这样一个芯片，利用TFLN有利的铁电性，高二阶非线性，强电光效应。它由一个集成Z切、高品质因数的准相位匹配微带和一个用于有源反馈控制的相位调制器的单片电路组成。通过Pound-Drever-Hall锁定，它仅用毫瓦泵浦就实现了约50%转换的稳定倍频，这是迄今为止所有毫瓦泵浦纳米光子平台中最高的。我们的演示解决了基于腔的光学处理面临的长期突出的挑战，包括频率转换，频率梳产生和全光开关，其稳定的性能受到光折变或热效应的阻碍。我们的研究结果进一步确立了TFLN作为一种能够进行光学多任务处理的优良材料，作为构建多功能芯片器件的理想材料。
2021-02-27 physics.optics quant-ph
Highly coherent two-color laser with stability below 3E-17 at 1 second
针对传统双色激光器在大频率间隔时相干性低的问题，该研究利用Pound-Drever-Hall技术将两台激光器同步到共享超稳光学参考腔，实现1秒内2.7E-17的分数频率不稳定性，还通过电光分频获得低噪声微波信号，为精密测量等领域提供新工具。
2024-11-29 physics.optics
High Finesse Fiber Fabry-Perot Cavities: Stabilization and Mode Matching Analysis
由光纤端面上的微加工反射镜形成的光纤法布里-珀罗腔用于越来越多的技术和科学应用中，其中它们通常需要精确稳定其光学谐振。在这里，我们研究了两种不同的方法来构建光纤法布里-珀罗谐振腔和稳定的长度在腔量子电动力学实验与中性原子。一个压电机械致动腔与反馈的Pound-Drever-Hall锁定技术的基础上相比，一种新的刚性腔的设计，利用高的被动稳定性的单片腔间隔，并采用热自锁和外部温度调谐。此外，我们提出了一个一般的分析模式匹配问题的光纤法布里-珀罗腔，这解释了它们的反射线形状的不对称性，并具有重要的意义，光纤谐振器的最佳对准。最后，我们讨论了光纤产生的背景光子的问题。我们希望我们的研究结果有助于在未来将高精细光纤法布里-珀罗腔集成到紧凑和强大的量子器件中。
2016-03-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Synthetic FM triplet for AM-free precision laser stabilization and spectroscopy
针对 PDH 稳频中残余幅度调制限制性能的问题，提出用声光调制器合成数字相位参考边带的改进方案，实现灵活正交控制与优异的残余 AM 抑制。
2023-11-24 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
High Precision Inertial Sensors on a One Inch Diameter Optic
本文提出一种安装在一英寸光学元件上的紧凑型高精度惯性传感器，通过高Q值机械振子与Pound-Drever-Hall读出方案结合，在0.1-200 Hz频段实现ng级性能，兼具真空兼容性，适用于引力波探测器等地震隔离系统。
2024-03-19 physics.ins-det physics.optics
Modulation-free Laser Stabilization Technique Using Integrated Cavity-Coupled Mach-Zehnder Interferometer
提出一种以集成腔耦合MZI作为光频噪声鉴别器的无调制激光稳频技术，在保持PDH灵敏度的同时降低功耗、简化架构并便于集成，实验将激光积分线宽由6.1 MHz压至695 KHz。
2023-06-14 physics.ins-det physics.optics
