[发明专利]一种光学参考腔零膨胀温度点调节装置

说明书

本发明公开了一种光学参考腔零膨胀温度点的调节装置，涉及光学参考腔领域，所述装置包括：腔体、第一内环、第一腔镜、第一外环、第二内环、第二腔镜和第二外环；腔体具有沿轴向的通光孔；腔体的通光孔的一端沿轴向由内到外依次设置第一内环、第一腔镜和第一外环；腔体的通光孔的另一端沿轴向由内到外依次设置第二内环、第二腔镜和第二外环。本发明能大范围调节学参考腔的零膨胀温度点，使光学参考腔的零膨胀温度点能调节到室温，从而避免腔镜发生较大的形变。

技术领域

本发明涉及光学参考腔领域，特别是涉及一种光学参考腔零膨胀温度点的调节装置。

背景技术

超窄线宽激光又称为超稳激光，是相干性最好的激光。超窄线宽激光作为一种精密测量的工具，在科学研究和工程应用领域中有着重要的应用。如超精密激光光谱、基本物理量测量、光学原子钟、引力波探测等。通常，通过Pound-Drever-Hall(PDH)稳频技术将激光频率锁定在光学参考腔的谐振频率上来获得超窄线宽激光。光学参考腔的腔长作为频率参考标准，其稳定度是激光频率稳定度的重要因素。

光学参考腔由腔体10和采用光胶的方式粘贴在腔体沿通光孔两端的两个高反射率的腔镜(第一腔镜30、第二腔镜60)组成，腔体10上开设通光孔80和通气孔90，如图1所示。由于热胀冷缩效应，光学参考腔的腔长会随温度发生变化，导致锁定后激光性能指标的恶化。为了减小光学参考腔的温度敏感度，通常选择美国康宁公司的超低膨胀系数(Ultra-lowExpansion，ULE)玻璃作为腔体材料，并且采用精密温控措施将光学参考腔的温度控制在其零温度膨胀点。腔镜的材料为ULE或者熔融石英(FS)。与ULE相比，FS具有非常低的机械损耗，有助于进一步降低光学参考腔的热噪声极限。但是FS的热膨胀系数远大于ULE，如果选用ULE腔体和FS腔镜的组合，温度变化时，由于两种材料的热膨胀系数相差较大，会大大降低整个光学参考腔的零膨胀温度点，同时会产生比较大的应力，导致腔镜发生较大的形变。2010年，Thomas Legero等采用在FS腔镜的背面再粘一个ULE材料的圆环来减小腔镜的形变以及实现零温度膨胀点的调节，使得这种设计的光学参考腔得到广泛应用，如图2所示，在第一腔镜30的背面粘第一外环20，在第二腔镜60的背面粘第二外环50。

尽管上述设计能够实现提高光学参考腔零膨胀温度点，但其调节范围不足。对于大直径以及零膨胀温度点较低的ULE腔体，难以将光学参考腔的零膨胀温度点调节到室温附近，不利于对光学参考腔精密温控的实施。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种光学参考腔零膨胀温度点的调节装置，能大范围调节学参考腔的零膨胀温度点，使光学参考腔的零膨胀温度点能调节到室温附近，便于对光学参考腔精密温控的实施，从而降低光学参考腔对温度的敏感性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种光学参考腔零膨胀温度点的调节装置，包括：腔体、第一内环、第一腔镜、第一外环、第二内环、第二腔镜和第二外环；

所述腔体具有沿轴向的通光孔；所述腔体的通光孔的一端沿轴向由内到外依次设置所述第一内环、所述第一腔镜和所述第一外环；所述腔体的通光孔的另一端沿轴向由内到外依次设置所述第二内环、所述第二腔镜和所述第二外环。

可选地，所述第一内环的内径、所述第二内环的内径、所述第一外环的内径、所述第二外环的内径均与所述通光孔的直径相等；所述第一腔镜的直径和所述第二腔镜的直径均大于所述通光孔的直径。

可选地，所述第一内环的外径大于或等于所述第一腔镜的直径；所述第二内环的外径大于或等于所述第二腔镜的直径。

可选地，所述光学参考腔零膨胀温度点的调节装置，还包括：第一透射膜、第一反射膜、第二透射膜和第二反射膜；

所述第一腔镜设置所述第一外环的一侧镀有所述第一透射膜；所述第一腔镜设置所述第一内环的一侧镀有所述第一反射膜；