Anhang A - Fakultät 06 - Hochschule München

2. Grundlagen Seite 16
2.5.2 Die Flankenstabilisierung (Side-of-Fringe Technik)
Die einfachste und häufig verwendete Methode zur Frequenzstabilisierung von
Lasern ist die Flankenstabilisierung (Side-of-Fringe-Technik). Bei der Side-of-
Fringe-Technik wird die Frequenz des Lasers auf die Flanke einer longitudinalen
Mode eines Resonators oder eines optischen Überganges eines Gases stabilisiert.
[16, S. 845-846].
In Abb. 2.6 ist der Messaufbau und das Prinzip der Side-of-Fringe-Technik schematisch
dargestellt. Der Laserstrahl durchläuft ein frequenzselektives Element und
trifft auf einen Photodetektor. Liegt die Frequenz des Lasers auf der Flanke einer
Absorptionslinie eines Gases oder einer Resonanz eines optischen Resonators, so
spiegeln sich Frequenzschwankungen des Lasers in Intensitätsschwankungen des
Laserlichtes wieder.
Soll die Frequenz des Lasers stabilisiert werden, so muss die Laserleistung am
Photodetektor konstant gehalten werden. Dies wird erreicht, indem die Ausgangspannung
des Photodetektors als Fehlersignal für das Servo Glied zur Regelung
der Laserfrequenz verwendet wird.
Servo
Abb. 2.6: Prinzip der Flankenstabilisierung:
Links: Der Laserstrahl durchläuft ein frequenzselektives (freq. sel.) Element und trifft auf
einen Photodetektor (PD). Das Photodiodensignal wird direkt als Fehlersignal für den Servo
zur Frequenzstabilisierung des Lasers verwendet.
Rechts: Die Absorptionslinie (grüne Linie) eines Gases wandelt Frequenzschwankungen
eines Lasers(rote Linie) in Intensitätsschwankungen um. Dieser Effekt wird genutzt, um das
Fehlersignal zur Regelung der Laserfrequenz zu erzeugen.
Es ist zu beachten, dass sich immer zwei Positionen (A und B) mit derselben
Transmission, einer auf der fallenden und der andere auf der steigenden Flanke,
auf der Absorptionslinie bzw. Transmissionslinie ergeben. So stehen stets zwei
Stabilisierungspunkte mit unterschiedlichen Frequenzen, bei gleichem
Photodiodenstrom, zur Verfügung.
Ein großer Nachteil der Side-of-Fringe-Technik ist, dass sich Schwankungen der
Laserleistung direkt auf die Frequenzstabilität auswirken, da die Laserintensität
hier ein Maß für die Frequenz des Lasers ist [49 S. 109].
PD
Intensität I
Fehlersignal
A B
Laserfrequenz ν