基于高阶模激光稳频的热噪声分析

作     者：杜联联 刘静芳 刘佳敏 杨荣国 孙恒信 郜江瑞 Du Lianlian;Liu Jingfang;Liu Jiamin;Yang Rongguo;Sun Hengxin;Gao Jiangrui

作者机构：山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006 山西大学物理与电子工程学院山西太原030006 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2024年第44卷第13期

页      面：153-162页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFC2201802) 山西省回国留学人员科研资助项目(2021-005) 

主　　题：激光光学 激光稳频 高阶模 热噪声 散粒噪声 

摘      要：理论分析高阶激光模式在激光稳频系统中的热噪声,并给出模式类型和阶数、激光功率、分析频率等参数对热噪声、散粒噪声以及总噪声的影响。给出激光稳频系统的一般噪声模型,将其应用于高阶模式的稳频系统并分析噪声传递过程。理论计算高阶模稳频系统中参考腔的热噪声,对比高阶厄米-高斯和拉盖尔-高斯模式的基底热噪声,在同一阶数下,拉盖尔模式比厄米模式的热噪声更低。LG_(10,0)模式在1 Hz处产生的热噪声相比于基模热噪声降低了16%。综合散粒噪声的影响,得到LG_(p,0)模式在0≤p≤25范围内参考腔的最低总噪声在1 Hz处可以达到0.022 Hz/Hz^(1/2),相比于基模总噪声降低了23%。使用该方式可以很好地控制激光器频率噪声以减少对引力波探测的影响。