Temperature-independent optical cavities for laser frequency stabilization
提出了一种用于激光稳频的参考单片光学腔的热膨胀补偿方法。考虑了两种光学腔方案：带压接环的法布里-珀罗干涉仪腔和带夹具的回音壁腔。在每个方案中，由于腔与由具有高热膨胀系数的材料制成的元件的应变连接，实现了热膨胀补偿。估计了腔长稳定的温度范围。
2022-02-18 physics.ins-det physics.optics
An in-situ method for measuring the non-linear response of a Fabry-Perot cavity
高精细度法布里-珀罗（FP）腔是激光稳频的重要参考腔，广泛应用于精密测量、离子或分子的激光冷却等领域。但FP腔中压电陶瓷换能器（PZT）的非线性响应限制了激光器的稳定性能。测量和控制这种非线性是重要的。在这里，我们报告了一个原位，光学方法来表征这种非线性通过测量双频激光器的谐振信号。差分测量使其对激光和腔漂移不敏感，具有很高的灵敏度。它可以应用于各种应用与PZT，特别是在光学实验室。
2016-05-19 physics.optics
Sub-kHz-level relative stabilization of an intracavity doubled continuous wave optical parametric oscillator using Pound-Drever-Hall scheme
本文报道了法布里-珀罗腔内腔倍频单共振光学参量振荡器的相对稳频。利用Pound-Drever-Hall锁定技术稳定了腔内谐振闲频倍频产生的红/橙辐射。当从1 Hz到50 kHz积分时，该橙色光的相对频率噪声对应于700 Hz的标准偏差。实验表明，抽运激光器的频率噪声会转移到非共振信号光上。
2011-07-29 physics.optics
Sub-hertz frequency stabilization of a commercial diode laser
我们报道了一种商用扩展腔半导体激光器超稳定锁定到一个振动不敏感的高精细法布里-珀罗腔。伺服带宽为2 MHz的演示。用三角帽法测量了半导体激光器锁定后的绝对稳定性。即使没有参考腔的振动隔离，产生的艾伦偏差在1 s时达到$2.95\times10^{-15}$的水平，对应于仅0.93 Hz的线宽。
2009-04-26 physics.optics
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
Sub-kelvin measurement of silicon thermal expansion with a Fabry-Pérot cavity stabilized laser
本文利用单晶硅法布里-珀罗腔超稳激光器在655 mK至16 K温区测量硅的热膨胀系数，首次实现亚开尔文CTE测量，并结合德拜与爱因斯坦模型进行理论近似。
2025-07-18 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
Polarization exchange of optical eigenmode pair in twisted-nematic Fabry-Pérot resonator
实验证实了均匀扭曲结构和电场变形扭曲结构中的偏振交换效应。在透射峰处输出光的偏振是线性的而不是椭圆的。偏振指向矢的偏振偏转从$0^\circ$角增加到$90^\circ$角，并交换纵向和横向方向。通过电压对谐振器的解扭导致通过谐振器的光的偏振平面的旋转。偏振交换效应允许使用所研究的谐振器作为具有偏振平面的电压控制旋转的光谱选择性线性偏振器。
2017-08-24 physics.optics
A medium-finesse optical cavity for the stabilization of Rydberg lasers
我们描述了一个中等精细度的法布里-珀罗腔的设计，结构和特性的同时稳定的两个激光器工作在960和780 nm波长，分别。该激光器应用于超冷铷里德伯原子的实验中，对于该实验，期望组合激光线宽类似于自然里德伯线宽（约10 kHz）。该腔的精细度约为1500，用于将激光器的线宽减小到低于该水平。通过使用由具有主动温度稳定性的超低膨胀（ULE）玻璃制成的垫片，残余频率漂移被限制在1 MHz/天。该设计优化了易于施工、坚固耐用和经济实惠的特点。
2017-05-12 physics.atom-ph physics.ins-det 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
Mach-Zehnder interferometer with absorbing Fabry-Pérot cavities
利用具有吸收Fabry-Pérot腔的Mach-Zehnder干涉仪来测量绕垂直轴旋转时的光学相位差。基于以下思想描述了预期实验结果的细节：由于当介质相对于参考系移动时预期发生的材料电导率的变化，导电介质可以引入相位差。实验的细节和结果进行了讨论。
2015-04-03 physics.optics
A High-Mechanical Bandwidth Fabry-Perot Fiber Cavity
基于光纤的光学微腔表现出高品质因数和低模体积共振，这使得它们对于将光耦合到单个原子或其他微观系统具有吸引力。此外，它们的低质量应导致对高频率的优异机械响应，从而为腔长度的高带宽稳定性打开了可能性。在这里，我们展示了一个简单的，紧凑的设计，利用这些属性实现44 kHz的锁定带宽。由于光纤馈电的简单性和缺乏自由空间对准，这种设计固有地与真空和低温环境兼容。我们测量反馈电路（闭环）和腔体安装本身（开环）的传递函数，结合对我们设备的机械响应的模拟，可以深入了解设计的潜在限制以及可以进行的进一步改进。
2017-06-27 physics.ins-det 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
Active Stabilization of a Diode Laser Injection Lock
报道了一种半导体激光器光注入锁定的电子稳定装置。我们的技术使用扫描法布里-珀罗腔上的激光器的传输信号的峰值高度作为参考，并反馈到二极管电流，从而在注入模式中保持最大光功率。双组分反馈算法提供了注入锁的持续优化，使其对缓慢的热漂移保持鲁棒性，并允许从突然故障（例如注入束的暂时阻塞）中快速恢复。我们证明了我们的稳定方法在二极管激光器设置在399 nm用于激光冷却的Yb原子的成功性能。该器件简化了对被动稳定的要求，并且可以有益于任何二极管激光器注入锁定应用，特别是那些采用几个这样的锁定的应用。
2016-06-14 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Frequency splitting of polarization eigenmodes in microscopic Fabry-Perot cavities
我们研究了CO2激光加工的高精细度法布里-珀罗腔中基横模偏振本征模的频率分裂，并研究了腔镜几何形状的影响。它们的高反射表面通常不是旋转对称的，而是沿着两个主轴具有略微不同的曲率半径。我们观察到这种椭圆镜的偏心率提升了偏振本征模的简并度。曲率半径越小，偏心率的影响越大。从修正的近轴谐振腔理论导出的模型与测量结果非常吻合，表明几何效应是这里研究的微腔类型的偏振模式的频率分裂的主要来源。通过围绕腔轴旋转其中一个反射镜，可以调谐分裂。在每个反射镜具有相同的差分相移的情况下，即使每个反射镜的偏心率不为零，也可以消除差分相移。我们希望我们的研究结果有重要的意义，在腔量子电动力学的许多实验中，需要小模体积的法布里-珀罗腔。
2015-01-27 physics.optics
Using gravitational light deflection in optical cavities for laser frequency stabilization
本文通过推导Rindler时空波动方程解，研究水平Fabry-Perot腔内平面光波的传播，发现腔输出功率依赖于输入频率和探测器垂直位置，提出利用腔内光线偏折效应实现激光频率稳定及实验室引力光线偏折研究的新方法。
2023-04-03 gr-qc physics.optics
Temperature-insensitive tunable and stable Fabry-Perot cavity for atomic physics
Université Marie et Louis Pasteur, SUPMICROTECH, CNRS, Institut FEMTO-ST（玛丽和路易斯·巴斯德大学，SUPMICROTECH，法国国家科学研究中心，FEMTO-ST研究所）
本文提出一种压电可调谐法布里-珀罗腔，在约5°C下热膨胀系数抵消，实现1秒积分时间4×10^{-13}的分数频率不稳定性，消除了原子-腔实验对外部稳定化的需求。
2026-06-11 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Rotational stabilization and destabilization of an optical cavity
研究了旋转对双镜腔光学特性的影响。这种简单的几何形状是第一个可以通过旋转来稳定的光学系统。因此，它与保罗陷阱和陀螺仪都有一些相似之处。我们说明了旋转（去）稳定的腔的空间结构和轨道角动量的模式的影响。
2009-01-05 physics.class-ph physics.optics
Resonant magneto-optic rotation for magnetometry using autonomous frequency stabilization
本文介绍了一种利用共振椭圆偏振光的高灵敏度原子磁力仪的工作原理。实验几何形状允许激光器的自主频率稳定，从而提供整个设备的紧凑操作。该方法基于极化检测简并二能级系统中零磁场共振的测量，初步灵敏度为<10 pT/Hz 1/2@1 Hz。
2014-12-12 physics.atom-ph physics.optics
Laser self-injection locking to fiber Fabry-Perot resonator for frequency comb generation
本研究提出利用分布式反馈激光器对高Q值光纤法布里-珀罗谐振腔的自注入锁定技术，在低至100 mW功率下产生稳定的光学频率梳，并揭示了其孤子态动力学与相位依赖性。
2025-06-26 physics.optics
Microcontroller-based locking in optics experiments
光学实验要求光束间相对相位的稳定和精确锁定或法布里-珀罗腔长的稳定。在这里，我们提出了一种简单而廉价的技术，基于一个独立的微控制器单元来执行这些任务。这种可重新配置的数字锁定系统易于用C语言编程，还可实现自动重新锁定和顺序功能。不同的算法进行了详细说明，并适用于条纹锁定和低，高精细光学腔稳定，而不需要外部调制或错误信号。这种技术可以很容易地取代许多模拟锁定系统，在各种光学实验中是有利的。
2015-01-09 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Direct frequency comb cavity ring-down spectroscopy: Enhancing Sensitivity and Precision
本文提出以光学频率梳直接探测 Fabry-Perot 腔、并用时间分辨傅里叶变换光谱仪并行反演衰荡事件的新方法，实现宽带高分辨、高灵敏度的腔损耗与吸收线型精密测量。
2024-09-14 physics.ins-det physics.optics
Terahertz gas phase spectroscopy using a high finesse Fabry-Pérot cavity
可实现的仪器灵敏度是THz应用持续发展的关键参数。诸如腔增强技术和腔衰荡光谱等技术尚未在太赫兹频率下使用，这是由于难以构建高精细度法布里-珀罗腔。在这里，我们描述了这样的太赫兹谐振器的基础上，低损耗的超大型波纹波导与高反射光子镜获得的精细度超过3000约620 GHz。这些组件使法布里-珀罗太赫兹吸收光谱仪具有一公里的等效相互作用长度，可以获得低至10- 27 cm- 1/（molecule/cm 2）的线强度，S/N比为3。此外，腔内光功率允许使用低功率发射器研究Lamb-Dip效应，可以容易地获得优于5 kHz的绝对频率精度，为旋转光谱提供额外的解决方案。
2019-10-22 physics.ins-det physics.optics
Chasing the thermodynamical noise limit in whispering-gallery-mode resonators for ultrastable laser frequency stabilization
超稳定高光谱纯度激光器已成为光学原子钟、量子测量、精密光学微波产生、高分辨率光谱学和传感技术的基石。稳定在高精细度法布里-珀罗镜腔的赫兹级激光器通常用于这些研究，但它们又大又脆弱，因此仍然是实验室仪器。存在对可能以与那些体激光器相当的稳定性操作的坚固的小型化激光器的明确需求。在过去的十年中，超高Q光学回音壁模式（WGM）谐振器已成为低噪声微激光器的平台，但尚未达到由其基本噪声定义的最终稳定性。在这里，我们展示了WGM谐振器的噪声特性，并通过补偿WGM谐振器的固有热膨胀，在100 ms的集成中允许在191 THz载波上的子25 Hz线宽和32 Hz Allan偏差，在基本极限处展示了谐振器稳定的激光器。我们还揭示了谐振器的环境灵敏度在随机噪声限制和长期的频率漂移随机游走噪声统计。
2017-01-19 physics.optics
Second-harmonic stabilization of a bulk photonic resonator
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）
利用二次谐波稳定化技术，通过映射微波频率偏移来推断激光频率漂移，提高紧凑型高精度频率参考的稳定性。
2026-02-10 physics.optics
Simple, highly-stable transfer cavity for laser stabilization based on a carbon-fiber reinforced polymer spacer
本文提出一种基于碳纤维增强聚合物间隔的高稳定度Fabry-Perot传输腔，用于激光稳频，实现全天绝对频率漂移低于50MHz，为量子科学应用提供高性价比且稳健的解决方案。
2024-09-24 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Slow Light Frequency Reference Cavities -- Proof of Concept for Reducing the Frequency Sensitivity Due to Length Fluctuations
由于源自例如布朗运动的热机械噪声引起的长度变化是使用法布里-珀罗腔的当前最先进的激光频率稳定的关键限制因素。提出了一种利用具有强慢光效应的光学腔来减小腔长变化对频率稳定性的影响的激光稳频方案。由此产生的噪声降低因子与高色散腔间隔件中的光相速度和群速度之间的比率成比例。我们通过实验证明了这种激光频率稳定技术的原理验证，该技术使用稀土掺杂的晶体腔间隔物结合半永久性光谱剪裁来实现腔的色散特性的精确控制。与不存在慢光效应的相同设置相比，频率灵敏度降低了四个数量级。
2022-04-18 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
Oscillation regimes of a solid-state ring laser with active beat note stabilization : from a chaotic device to a ring laser gyroscope
报道了一种具有主动稳拍功能的旋转二极管泵浦Nd-YAG环形激光器的实验和理论研究。我们的实验装置是在通常的麦克斯韦-布洛赫形式主义。我们解析地推导出了固体激光陀螺的稳定性条件和一些频率响应特性，说明了模式耦合效应对这种装置的动力学的重要作用。实验数据和比较与理论的基础上，现实的激光参数，显示出很好的协议。我们的研究结果说明了二极管泵浦的固态环形激光器的非常丰富的非线性动力学（包括混沌行为）和获得非常稳定的拍音的可能性之间的双重性，从而产生一种潜在的新型旋转传感器。
2007-06-20 physics.optics
Intrinsic mirror noise in Fabry-Perot based polarimeters: the case for the measurement of vacuum magnetic birefringence
虽然实验工作已经活跃了大约30年，真空磁双折射的直接实验室观察，由于真空波动的影响，仍然需要确认。实际上，真空的预测双折射率为$Δn = 4.0\times 10^{-24}$ ~T。当设计能够检测这种小双折射的偏振计时，关键因素之一是磁场内的长光程长度和时间依赖效应。为了延长磁场内的光路，通常使用具有从${\cal F} \approx 10^4$到${\cal F} \approx7\times 10^5$范围的精细度的法布里-珀罗光学腔。有趣的是，很难达到这种偏振计的预测散粒噪声极限。我们已经测量了椭圆率和旋转噪声以及作为PVLAS偏振计的腔的精细度的函数的Cotton-Mouton和法拉第效应。观察结果与腔镜产生双折射占主导地位的噪声的想法是一致的，其椭圆率被腔本身放大。在$10\;$ Hz处的光程差灵敏度为$S_{Δ{\cal D}}=6\times 10^{-19}\;$ m $/\sqrt{\rm Hz}$，我们认为该值与反射镜涂层中的固有热噪声一致。
2018-05-08 hep-ex physics.ins-det physics.optics
Active control of a diode laser with injection locking
本研究提出一种基于注入锁定的二极管激光器主动稳定方法，借助窄线宽激光滤波器增强的光电探测与主动反馈，无需大型设备即可同时实现高光谱纯度与低强度噪声，可简化其在集成光学系统中的应用。
2021-05-24 physics.ins-det physics.optics
Dual wavelength brillouin laser terahertz source stabilized to carbonyl sulfide rotational transition
本文将低相位噪声双波长布里渊激光太赫兹振荡器稳定到羰基硫转动跃迁，实现了$1.2\times10^{-12}/\sqrtτ$的不稳定度，为计量学和精密光谱提供了高稳定、光谱纯净的太赫兹频率源。
2024-10-18 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Omni-resonant imaging across the visible
本文通过引入角色散激发可见光宽带消色差共振，突破了法布里-珀罗腔线宽与精细度的权衡，实现了100纳米带宽的宽带彩色成像，为空间结构化场的宽带共振增强应用奠定基础。
2023-09-16 physics.optics
Long-term laser frequency stabilization with an FPGA-controlled scanning cavity
University of Trieste（的里雅斯特大学）；Elettra Sincrotrone Trieste S.C.p.A.（Elettra 特里埃斯特同步辐射中心）；Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）；Istituto Officina dei Materiali del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IOM)（意大利国家材料工坊研究所）；Department of Engineering and Architecture, University of Trieste（的里雅斯特大学工程与建筑系）
提出基于FPGA的扫描转移腔锁定方案，通过连续扫描法布里-珀罗腔同时稳定多个激光器，利用低延迟实现快速扫描，达到亚MHz长期稳定，并验证于镱原子磁光阱实验。
2026-06-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.ins-det
Interference stabilization of autoionizing states in molecular $N_2$ studied by time- and angular-resolved photoelectron spectroscopy
在分子N $_2$中的自电离共振由超短XUV脉冲激发，并由随后的弱IR脉冲探测，其电离贡献的里德堡态。时间和角分辨光电子能谱记录的速度图成像光谱仪揭示了两个电子的贡献与不同的角分布。其中一个具有$20\pm5$ fs的指数衰减率，而另一个小于10 fs。这一观察被解释为干涉稳定的表现，涉及两个重叠的离散里德堡态。提出了一种分子电离干扰稳定化的形式，并应用于描述自电离共振。计算结果表明，具有不同对称性的电子态的转动诱导耦合有利于干涉稳定化的效果。
2016-06-09 physics.atom-ph physics.optics
Terahertz Synthetic FM Triplet for Distortion-Free Stabilization and Lamb-Dip Spectroscopy
Kyoto University（京都大学）；The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）
该研究利用合成频移三重态技术实现太赫兹频率无失真稳定化，并用于观测拉姆- dip，证实乙腈在高敏捷分子钟中的潜力。
2026-02-08 physics.optics
Coherent stacking of laser pulses in a high-Q optical cavity for accelerator applications
本文对高Q法布里-珀罗腔中的稳态相干脉冲堆积过程进行了谐波分析。堆叠脉冲形状的表达式作为激光腔和脉冲堆叠腔参数的函数获得。我们还估计了NESTOR储存环，这是在哈尔科夫物理与技术研究所正在开发的激光光学系统中可达到的脉冲功率增益。它表明，高功率增益（~10000），原则上，可以实现在一个腔中，形成低吸收，高反射率（R~0.9999）的镜子，如果激光载波频率将匹配的脉冲堆叠腔的二次谐波频率。这意味着发展复杂的频率稳定回路，以保持腔长在亚纳米范围内恒定。
2004-07-06 physics.acc-ph physics.optics
36 Hz integral linewidth laser based on a photonic integrated 4.0-meter coil resonator
激光稳定是许多精密科学实验和应用的核心，包括量子信息科学、计量学和原子计时。这些系统通过将Pound-Drever-Hall（PDH）锁定到表级、超高品质因数（Q）、真空间隔的法布里-珀罗参考腔来使激光器线宽变窄并稳定载流子。集成这些腔体，将PDH稳定的特性带到芯片级，对于减小它们的尺寸、成本和重量，并实现广泛的便携式和片上系统应用至关重要。我们报道了一个重要的进展，在集成激光器的线宽窄化，稳定和噪声降低，通过使用光子集成的4.0米长的线圈谐振器，以稳定的半导体激光器。我们获得了36 Hz的1/π积分线宽，在10 ms测量时间下的Allan偏差（ADEV）为1.8 × 10 ^{-13}，漂移为2.3 kHz/sec，据我们所知，集成参考腔的最低积分线宽和最高稳定性。两个线圈的设计，稳定的激光器工作在1550 nm和1319 nm的证明。谐振器总线耦合到一个4.0米长的线圈，自由频谱范围（FSR）为49 MHz，模体积为1.0 × 10 ^{10} μm^3，固有Q值为1.42亿，采用CMOS兼容的超低损耗氮化硅波导平台制造。我们的测量和模拟结果表明，热折射噪声地板为这个特定的腔达到了频率低至20 Hz的周围环境中，简单的被动隔振，没有真空或热隔离。TRN有限的性能估计为8 Hz 1/π积分线宽和10 ms时5 × 10 ^{-14}的ADEV，从而开启了迄今为止仅在基本上未集成的…
2021-12-16 physics.optics
Compact laser system with frequency stability dissemination for optical clocks and quantum computing
针对量子实验中激光稳定系统复杂且不便携的问题，本研究提出用飞秒光学频率梳传递871 nm超稳激光的稳定性至1550 nm激光，实现了低分数频率不稳定性，并设计出满足紧凑便携要求的系统以支持野外和机载应用。
2025-04-15 physics.atom-ph physics.optics
