李林帆，王 菁，李雨陽(yáng)，周宇奇，牛宇釩，周海濤

(山西大學(xué) 物理電子工程學(xué)院，山西 太原 030006)

基于法布里-珀羅(Fabry-Perot，F(xiàn)-P)干涉原理[1]的光學(xué)駐波腔，可以使注入腔內(nèi)的相干激光往復(fù)傳播而發(fā)生共振增強(qiáng). 目前，光學(xué)駐波腔已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué)的諸多領(lǐng)域，例如在激光光學(xué)中應(yīng)用于激光器的設(shè)計(jì)[2-4]、激光模式分析和穩(wěn)頻[5-6]，在量子通訊中應(yīng)用于激光倍頻、參量下轉(zhuǎn)換等非經(jīng)典光場(chǎng)的制備[7-9]和光學(xué)精密測(cè)量[10]，在腔量子電動(dòng)力學(xué)中應(yīng)用于光與物質(zhì)的強(qiáng)耦合作用[11-13]，等等.

根據(jù)諧振腔理論可知，腔內(nèi)光場(chǎng)的本征模由麥克斯韋方程組和腔的邊界條件決定. 因此，不同結(jié)構(gòu)和類型的諧振腔，其本征模式也各不相同. 按共振頻率區(qū)分稱為縱模，按傳播方向及光強(qiáng)分布區(qū)分稱為橫模. 駐波腔的調(diào)節(jié)涵蓋了光的干涉、腰斑變換和模式匹配等物理知識(shí)，是綜合程度高、動(dòng)手能力強(qiáng)、具有較強(qiáng)應(yīng)用和拓展性的實(shí)驗(yàn)，因此，掌握駐波腔的工作原理及調(diào)節(jié)技術(shù)非常重要. 而現(xiàn)有的絕大多數(shù)涉及諧振腔的儀器，例如激光器、模清潔器等都是封閉式設(shè)計(jì)，還沒(méi)有針對(duì)大學(xué)本科生或相關(guān)技術(shù)人員系統(tǒng)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的開(kāi)放式駐波腔實(shí)驗(yàn)設(shè)備. 因而開(kāi)發(fā)適合高年級(jí)本科生或低年級(jí)研究生學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的光學(xué)諧振腔調(diào)節(jié)系統(tǒng)尤為必要.

本文以對(duì)稱駐波腔為研究對(duì)象，結(jié)合F-P干涉儀及模式匹配等理論，以實(shí)現(xiàn)駐波腔單模運(yùn)轉(zhuǎn)為目的，設(shè)計(jì)了腔長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)的開(kāi)放式光學(xué)駐波腔實(shí)驗(yàn)系統(tǒng). 利用該系統(tǒng)不但可以使學(xué)生掌握駐波腔調(diào)節(jié)的全部過(guò)程，而且通過(guò)調(diào)節(jié)腔長(zhǎng)，學(xué)生還可以觀察分析腔透射譜隨腔長(zhǎng)的變化，加深對(duì)光學(xué)諧振腔工作原理及腔調(diào)節(jié)技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解，為進(jìn)一步開(kāi)展有關(guān)光學(xué)諧振腔的科學(xué)研究及應(yīng)用實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

1 理論基礎(chǔ)

2個(gè)平行放置的反射鏡可組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的駐波腔，根據(jù)反射鏡的曲率不同，可分為平面腔、平凹腔和凹面腔. 如果2個(gè)球面凹面鏡的焦點(diǎn)重合，為共焦腔；如果2個(gè)球面凹面鏡的球心重合，為共心腔；如果2個(gè)球面凹面鏡的曲率半徑相同，為對(duì)稱駐波腔. 球面的曲率半徑和間距(腔長(zhǎng))是駐波腔的重要參量，能夠決定腔內(nèi)光場(chǎng)的本征模[14]. 本文以2個(gè)球面凹面反射鏡組成的駐波腔為研究對(duì)象，分析駐波腔的工作原理及特點(diǎn).

1.1 駐波腔縱模共振原理

當(dāng)光射向駐波腔時(shí)，無(wú)論是共焦腔還是共心腔，其腔透射和反射都遵從F-P干涉原理，即多光束干涉疊加的結(jié)果. 以平面平行腔為例分析駐波腔干涉特點(diǎn)，如圖1所示.

圖1 F-P腔干涉示意圖

頻率為ν0、振幅為E0的相干光入射至由平面鏡C1和C2組成的平面平行腔中(腔長(zhǎng)為L(zhǎng))，射入腔內(nèi)的光經(jīng)過(guò)一系列反射后(忽略腔鏡的吸收損耗)，利用多光束干涉原理[5]，可推導(dǎo)出腔的歸一化透射和反射函數(shù)，分別為

(1)

(2)

其中，I0，IT和IR分別為入射光強(qiáng)、腔透射光強(qiáng)和反射光強(qiáng)；r為腔鏡總的反射率；δ為相鄰2個(gè)分振幅之間的相位差.當(dāng)光波波面垂直于腔光軸時(shí)(或在傍軸條件下，即θ≈0)，有

(3)

根據(jù)光的干涉原理可知，光在駐波腔內(nèi)干涉相長(zhǎng)的條件是腔長(zhǎng)滿足入射光半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即L=qλ0/2，其中λ0=c/ν0為入射光的波長(zhǎng)，q為腔的縱模序數(shù)(光在腔內(nèi)沿腔軸向形成的駐波節(jié)數(shù)).根據(jù)式(1)和式(2)，計(jì)算r=0.98時(shí)，腔的歸一化透射強(qiáng)度和反射強(qiáng)度隨相位差的變化，如圖2所示.可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)δ≠2qπ時(shí)，沒(méi)有諧振產(chǎn)生，入射腔的光能量幾乎全部被反射；當(dāng)δ=2qπ時(shí)，入射駐波腔的能量全部被透射.

圖2中，腔的相鄰2個(gè)透(反)射峰(縱模)之間的頻率間隔稱為光學(xué)腔的自由光譜區(qū)(Free spectral range,FSR)，其大小為

(4)

(5)

其中，t為腔鏡總的透射率.而腔的自由光譜區(qū)與腔模線寬的比值稱為腔精細(xì)度F，用于度量駐波腔的損耗大小及腔分辨本領(lǐng)的量，表示為

(6)

由式(4)～式(6)可知，當(dāng)L一定時(shí)，腔鏡的透射率決定腔的線寬及精細(xì)度.圖3所示為腔的線寬和精細(xì)度隨腔總反射率的變化趨勢(shì)(L=50 mm),可以看出：反射率越大，腔的線寬越窄，其精細(xì)度越高，即光分辨本領(lǐng)越大，反映腔的品質(zhì)因數(shù)越高.另外，高精細(xì)度的駐波腔在壓窄激光線寬的同時(shí)也起到濾噪的作用，因此也被稱為模清潔器.

圖2 歸一化腔透射強(qiáng)度和反射強(qiáng)度隨相位差的變化

圖3 腔的線寬與精細(xì)度隨腔總反射率的變化

1.2 駐波腔橫模模式匹配

垂直于腔軸橫截面內(nèi)的穩(wěn)定光場(chǎng)分布被稱為諧振腔的橫模，用TEMmn表示，其中TEM表示縱向電場(chǎng)(z軸)為0的橫向電磁波，且m，n≥0稱為橫模序數(shù)，分別表示光場(chǎng)在腔橫截面上沿x軸和y軸的節(jié)線數(shù).光場(chǎng)滿足穩(wěn)定場(chǎng)分布的條件為在腔內(nèi)往返傳播1次時(shí)能實(shí)現(xiàn)自再現(xiàn)，所以腔的本征橫模也稱為自再現(xiàn)模.根據(jù)菲涅耳-基爾霍夫衍射積分理論[14]可知，不同形狀的球面鏡會(huì)導(dǎo)致不同的高階橫模模式.例如，方形球面鏡產(chǎn)生厄密特-高斯模，圓形球面鏡產(chǎn)生拉蓋爾-高斯模.但無(wú)論哪種球面鏡，其基模(m=n=0)均呈現(xiàn)圓形的高斯函數(shù)分布，也稱作基模高斯光，用TEM00表示.下面重點(diǎn)討論駐波腔下，基模高斯光束的模式匹配.

如圖4所示，假設(shè)駐波腔腔鏡的光軸沿z軸方向，由于高斯光束在空間呈雙曲線型傳播，必然存在1個(gè)光斑極小值點(diǎn)，稱為高斯光束的腰斑位置，其半徑(徑向方向上由軸心到電場(chǎng)下降到總電場(chǎng)的1/e處的間隔)稱為腰斑半徑，用w0表示，而其沿軸向傳輸至任意一點(diǎn)z處的半徑(有效束寬)用wz表示.在自由空間下，二者滿足

(7)

圖4 模式匹配光路示意圖

當(dāng)z=0時(shí)，wz=w0.對(duì)于由2塊平凹腔鏡C1和C2組成的駐波腔(見(jiàn)圖4)，其本征腰斑半徑用wc表示.在滿足腔的穩(wěn)定性條件下，wc的大小為

(8)

其中，ρ1和ρ2分別表示C1和C2的曲率半徑.當(dāng)ρ1=ρ2=ρ時(shí)，構(gòu)成對(duì)稱駐波腔，而腰斑剛好處于腔中心.當(dāng)腔長(zhǎng)L=ρ時(shí)，駐波腔為對(duì)稱共焦腔；當(dāng)L=2ρ時(shí)，則為對(duì)稱共心腔.實(shí)驗(yàn)上通常利用焦距為f的凸透鏡(或透鏡組)，在有限距離內(nèi)把自由空間下高斯光束的腰斑w0剛好變換至與駐波腔的本征腰斑wc相同.根據(jù)高斯光束在自由空間的傳播規(guī)律及薄透鏡在傍軸條件下的變換矩陣，可推得w0，wc和f三者之間的距離關(guān)系為

(9)

(10)

其中，l1和l2分別為透鏡距w0和wc的距離.利用式(8)模擬對(duì)稱駐波腔條件下wc隨L的變化趨勢(shì)，如圖5所示.實(shí)驗(yàn)中參量設(shè)置為:ρ=50 mm，f=150 mm，λ0=852.3 nm.在腔鏡曲率半徑固定的條件下，當(dāng)L=ρ時(shí)，腔本征腰斑wc最大，且其大小隨腔長(zhǎng)變化不敏感；而當(dāng)L逐漸接近2ρ(近共心)時(shí)，wc逐漸變小且隨腔長(zhǎng)變化非常敏感.利用式(9)～式(10)，模擬匹配透鏡(f不變)距w0和wc的距離隨L的變化趨勢(shì)，如圖6所示.在共焦腔附近時(shí)，隨L增大，透鏡位置變化不明顯；當(dāng)接近近共心腔時(shí)，隨著L增大，l1顯著增加，l2呈減小趨勢(shì)，但l=l1+l2有增大趨勢(shì).

圖5 對(duì)稱駐波腔時(shí)wc隨L的變化趨勢(shì)

圖6 l1,l2和l隨L的變化趨勢(shì)

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

基于F-P腔干涉理論及腰斑模式匹配方法，設(shè)計(jì)并制作了腔長(zhǎng)可調(diào)的駐波腔實(shí)驗(yàn)系統(tǒng). 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在保證其工作穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力為目標(biāo). 下面從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操作步驟和結(jié)果分析3個(gè)方面進(jìn)行介紹.

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的光路部分采用開(kāi)放式集成化設(shè)計(jì)，所有光學(xué)器件固定于帶有等間距螺孔的鋁板底座上. 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖7所示. 實(shí)驗(yàn)采用中心波長(zhǎng)為852 nm的光柵反饋半導(dǎo)體激光器(最大輸出功率為50 mW,自由運(yùn)轉(zhuǎn)線寬為500 kHz，圖中未展示激光器)，激光器輸出的光經(jīng)光纖整形后，通過(guò)光纖耦合頭FC輸出，然后經(jīng)半波片HWP后被偏振分光棱鏡PBS分成2束：反射的光用于測(cè)量入射光的腰斑大小及位置；透射的光經(jīng)4個(gè)平面反射鏡M2～M5后入射到駐波腔中. 在反射鏡M5和駐波腔之間放置可調(diào)光闌AD和匹配透鏡CL. 經(jīng)駐波腔透射的光被反射率為10%的分束鏡BS分成2束：透射光被光電探測(cè)器PD1探測(cè)，測(cè)量腔透射信號(hào)；反射光經(jīng)衰減片A后進(jìn)入CCD攝像頭，用于監(jiān)視腔透射信號(hào)的光斑模式.

FC.光纖耦合頭 M1～M5.45°平面反射鏡 B1～B5.刀片擋光器 PM.功率計(jì)探頭 HWP.半波片 PBS.偏振分光棱鏡 AD.可調(diào)光闌 CL.平凸透鏡(f=150 mm) C1～C2.平凹腔鏡(ρ1=ρ2=50 mm) PZT.壓電陶瓷BS.分束棱鏡 PD1～PD2.光電探測(cè)器 A.衰減片 CCD.監(jiān)視攝像頭 BASE.平臺(tái)底座圖7 駐波腔實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

駐波腔由2個(gè)曲率半徑相同的平凹腔鏡C1和C2組成，C1作為輸入鏡，C2作為輸出鏡并固定在壓電陶瓷PZT上，PZT用于掃描和鎖定駐波腔的共振頻率. 為了實(shí)現(xiàn)腔長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)，將C1和C2通過(guò)3根鋼質(zhì)圓軸相連，并固定于鋁制腔底座上，如圖8所示. 這樣既可以保證腔整體的穩(wěn)定性，又可以在改變腔長(zhǎng)時(shí)，保證腔本征腰斑與CL的距離滿足匹配條件. 為了避免空氣擾動(dòng)對(duì)腔的影響，駐波腔整體罩于有機(jī)玻璃外殼中.

圖8 駐波腔實(shí)物圖

2.2 操作步驟

為實(shí)現(xiàn)不同腔長(zhǎng)下駐波腔的單橫模運(yùn)轉(zhuǎn)，駐波腔系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程流程如圖9所示.

圖9 實(shí)驗(yàn)過(guò)程流程圖

系統(tǒng)的操作步驟為：

1)測(cè)量入射光的腰斑w0，經(jīng)FC輸出的入射激光可看作圓形基模高斯光束，實(shí)驗(yàn)中可利用“刀片法”測(cè)量其腰斑w0的大小和位置：以M1的位置為原點(diǎn)，在其反射光線的末端，利用功率計(jì)PM測(cè)量無(wú)任何遮擋時(shí)反射光的總功率P0；然后利用刀片擋光器B1～B3等間隔測(cè)量3點(diǎn)處的束寬和距M1的距離；再利用式(7)計(jì)算求解. 實(shí)驗(yàn)中為了減小激光功率不穩(wěn)定及人為因素，可以采用多次測(cè)量求平均值的方法減小誤差.

2)選定L，計(jì)算駐波腔本征腰斑wc.以L=50 mm為例，由式(9)可知，腔本征腰斑wc大小取決于腔鏡的曲率半徑、腔長(zhǎng)及入射光波長(zhǎng). 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，入射光波長(zhǎng)λ0=852.3 nm，駐波腔為對(duì)稱駐波腔，且ρ1=ρ2=ρ=50 mm，因此wc僅與腔長(zhǎng)L有關(guān)，且其位置剛好處于駐波腔中心.

3)確定匹配透鏡位置. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的空間大小及腔鏡參量，匹配透鏡CL的焦距設(shè)置為f=150 mm. 利用式(10)，結(jié)合步驟1)和2)計(jì)算測(cè)得的數(shù)據(jù)，可以確定透鏡分別距離w0和wc的距離l1和l2.

4)準(zhǔn)直傳輸光路. 整個(gè)系統(tǒng)的光路要求 “橫平豎直”，這主要由4個(gè)平面反射鏡M2～M5來(lái)實(shí)現(xiàn). 根據(jù)步驟3)確定CL的位置. CL為平凸透鏡，且安裝在一維平移臺(tái)上，使CL可以沿光的傳播方向做微小平移. 實(shí)驗(yàn)中利用光闌AD輔助調(diào)節(jié)CL的光軸與入射光重合.

5)粗調(diào)駐波腔閉合. 將穿過(guò)CL的準(zhǔn)直光束作為參考光，將駐波腔底座固定在合適位置，使其滿足：a.C1和C2沿圓軌在腔底座上滑動(dòng)時(shí)，入射光始終照射在腔鏡的中心；b.腔長(zhǎng)L由共焦連續(xù)變化至近共心時(shí)，腔本征腰斑中心與CL之間的距離l2剛好滿足模式匹配條件. 首次安裝駐波腔腔鏡時(shí)，可按照“先輸出鏡，后輸入鏡”的順序放置，并且借助AD調(diào)節(jié)C1和C2，使其反射的光斑中心恰好處于AD的中心，使得C1和C2的光軸與入射光基本重合.

6)細(xì)調(diào)模式匹配. 利用信號(hào)發(fā)生器輸出頻率約幾十Hz的三角波信號(hào)，通過(guò)帶增益放大的高壓放大器(型號(hào)為YG2013A-500V)放大后加載至C2的PZT上，用于掃描腔長(zhǎng). 此時(shí)用示波器監(jiān)測(cè)PD1探測(cè)的信號(hào)，會(huì)看到很多腔透射峰輸出，說(shuō)明模式還沒(méi)完全匹配，需進(jìn)一步細(xì)調(diào)：a.微調(diào)C1和C2，使腔透射峰中只有1個(gè)主峰的強(qiáng)度明顯增加，而其他小峰被顯著抑制，直至消失；若微調(diào)腔鏡至最佳狀態(tài)后依然還有小模，則可以沿光軸前后微調(diào)CL的位置，使小模繼續(xù)減小至消失，這時(shí)腔達(dá)到單模運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài). b.調(diào)節(jié)高壓放大器偏壓和增益輸出在(300±25) V，保證PZT在三角波掃描1個(gè)上升沿(下降沿)范圍內(nèi)，腔透射譜覆蓋2個(gè)自由光譜區(qū).

7)測(cè)量分析結(jié)果. 分別利用光電探測(cè)器PD1和PD2測(cè)量腔的透射信號(hào)和反射信號(hào)，并記錄數(shù)據(jù). 利用Origin軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：分析腔的自由光譜區(qū)、腔的線寬及精細(xì)度等實(shí)驗(yàn)參量，并與理論值進(jìn)行比較. 若將高壓放大器的增益降為0，并調(diào)節(jié)直流偏壓至腔長(zhǎng)剛好處于單模共振位置時(shí)，通過(guò)CCD可觀察到腔透射信號(hào)呈現(xiàn)的光斑樣式是理想的圓形TEM00模.

改變腔長(zhǎng)L的大小，重復(fù)步驟2)～7)，完成腔的調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)測(cè)量.

2.3 測(cè)量結(jié)果及分析

通過(guò)步驟1)測(cè)得入射光經(jīng)FC輸出的腰斑為w0≈248.3 μm，距M1的距離為z0=24.7 cm. 利用式(9)和式(10)，計(jì)算5個(gè)腔長(zhǎng)下的本征腰斑wc，以及CL分別距w0和wc的距離l1和l2，如表1所示.

表1 不同腔長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，首先選擇共焦腔(L=50 mm)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并測(cè)量不同狀態(tài)下的腔透射譜，如圖10所示. 固定光頻率ν0不變，通過(guò)改變腔長(zhǎng)L來(lái)改變相位差. 圖10中的灰色曲線為三角波掃描信號(hào)，紅色曲線為PD1探測(cè)的腔透射信號(hào)，藍(lán)色曲線為PD2探測(cè)的腔反射信號(hào).

(a)粗調(diào)腔閉合

根據(jù)步驟5)粗調(diào)腔閉合后，腔已有共振峰輸出，如圖10(a)所示，但此時(shí)腔模還未完全匹配，所以激發(fā)出很多雜模；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)步驟6)細(xì)調(diào)模式匹配，最終可實(shí)現(xiàn)腔的單模運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖10(b)所示. 從圖10(b)中藍(lán)色曲線看到，當(dāng)在單模共振時(shí)腔反射峰沒(méi)達(dá)到0，這是由于腔鏡參量不滿足阻抗匹配所致，即在共振條件下，入射光能量并沒(méi)有完全耦合至駐波腔中. 根據(jù)表1數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)并比較了不同腔長(zhǎng)下，腔透射譜的變化，如圖11(a)所示.

(a)不同腔長(zhǎng)下的腔透射譜

與圖10不同的是，在每改變1次腔長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)固定腔長(zhǎng)L和掃描入射光頻率ν0來(lái)改變相位差. 由于入射光中心頻率剛好激發(fā)堿金屬133Cs原子的D2線躍遷，因此利用飽和吸收光譜(Saturated absorption spectroscopy,SAS)技術(shù)來(lái)鑒別不同腔長(zhǎng)下透射譜的變化[15-16],詳細(xì)說(shuō)明可參閱文獻(xiàn)[15]. 圖11(a)中的灰色曲線顯示的是Cs原子基態(tài)Fg=4對(duì)應(yīng)的飽和吸收光譜，共有6個(gè)飽和吸收峰. 假定原子能級(jí)躍遷Fg=4→Fe=5為共振中心，其躍遷頻率為ν45，定義入射光的頻率失諧為Δ=ν0-ν45，則根據(jù)飽和吸收光譜之間的頻率間隔，可以將透射光譜的橫坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為頻率.

從圖11(a)可以看出，當(dāng)L由共焦腔變換至近共心腔時(shí)，駐波腔均實(shí)現(xiàn)了單橫模運(yùn)轉(zhuǎn)，且ΔFSR隨L增加而減小. 圖11(b)中黑色方塊表示ΔFSR的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值，與式(4)的理論值基本吻合. 腔模線寬Δνc和精細(xì)度F隨L的變化趨勢(shì)與理論一致，只是Δνc的實(shí)驗(yàn)值整體高于理論值，見(jiàn)圖11(c)；而腔精細(xì)度F基本保持在237左右，低于理論值314，見(jiàn)圖11(d). 誤差主要來(lái)自腔鏡的透射損耗：C1和C2的透射率出廠標(biāo)定為t1=t2=1.0%±0.2%，λ=800～900 nm，理論計(jì)算是按腔總的透射率t=2.0%計(jì)算，若只考慮透射損耗，則根據(jù)式(6)可推算出該腔鏡的實(shí)測(cè)透射率為t1=t2≈1.4%,λ=852 nm. 當(dāng)高壓放大器增益降為0，且調(diào)節(jié)PZT偏壓和激光器頻率ν0至腔共振增強(qiáng)處時(shí)，通過(guò)CCD監(jiān)測(cè)到腔透射信號(hào)的光斑為明顯的TEM00模，如圖11(a)插圖所示，證實(shí)了該駐波腔由共焦腔變換至近共心腔過(guò)程中，均實(shí)現(xiàn)了單橫模運(yùn)轉(zhuǎn). 另外在不同腔長(zhǎng)下，通過(guò)連續(xù)調(diào)諧激光器頻率在30 GHz范圍內(nèi)無(wú)跳模，駐波腔均能保持穩(wěn)定的單橫模運(yùn)轉(zhuǎn)輸出.

3 結(jié)束語(yǔ)

以增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及科學(xué)創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了適合物理學(xué)類及光電信息類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的開(kāi)放式光學(xué)駐波腔實(shí)驗(yàn)系統(tǒng). 在利用該系統(tǒng)搭建光路、調(diào)節(jié)駐波腔的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以深刻認(rèn)識(shí)F-P腔的物理原理、光學(xué)諧振腔模式匹配的基本理論. 通過(guò)對(duì)駐波腔由共焦腔變換至近共心腔的單模調(diào)節(jié)及腔透射信號(hào)的測(cè)量分析，學(xué)生還可以進(jìn)一步熟練掌握光學(xué)諧振腔的工作特點(diǎn). 該系統(tǒng)具有駐波腔模塊可以重復(fù)拆解安裝的優(yōu)點(diǎn)，能夠充分鍛煉學(xué)生搭建和調(diào)節(jié)光路的能力. 若結(jié)合電光調(diào)制器及PID控制器，該系統(tǒng)還可拓展為諧振腔鎖頻及高階橫模光場(chǎng)制備等光學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為學(xué)生從事有關(guān)光學(xué)諧振腔方面的科學(xué)研究及應(yīng)用創(chuàng)新提供實(shí)踐支撐.