两类介质对单色激光的吸收系数的测量与比较

实验测量并比较了铯原子气室和吸收型中性衰减片对852.356 nm单色激光的吸收系数,以及两种介质吸收系数随入射光强变化的行为.对选择吸收和普遍吸收作了分析.采用单色光场与二能级原子系统相互作用的模型,就铯原子气室对852.356 nm共振光的吸收系数随入射光强的变化规律做了分析和拟合.     

采用铷原子射频频率调制光谱与调制转移光谱对1560nm激光经波导倍频至780nm进行稳频的比较

采用射频频率调制光谱(RF-FMS)和调制转移光谱(MTS)将1560nm分布反馈激光器经MgO:PPLN波导高效倍频后锁定于87 Rb原子D2线超精细跃迁。比较了两种方法的原理、谱线以及锁频结果。激光器自由运转30min的典型频率起伏为8~10MHz,采用RF-FMS和MTS锁频30min的频率起伏均方根分别为±135kHz和±85kHz,这主要是由于后者的信噪比高,谱线完全无背景。采用MTS方案,搭建了一套结构紧凑、性能稳定的1.5μm光纤通信波段激光稳频系统。     

Efficient frequency doubling of a telecom 1560 nm laser in a waveguide and frequency stabilization to Rb D_2 line

We experimentally demonstrate efficient frequency doubling of a telecom 1560 nm distributed feedback diode laser with a 3 cm long MgO：PPLN waveguide with a conversion coefficient of 114%/W. We investigate optical inhomogeneities by measuring the quasi-phase-matching temperature curve. The -2.7 mW of second-harmonic power at 780 nm is sufficient to detect the Rb D2 features using modulation transfer spectroscopy. The laser frequency is locked to a hyperfine transition of Rb D2 line and typical residual frequency fluctuation of ＋86 kHz （rms） is achieved within 30 min. Our experimental scheme can be used for realizing robust, compact, and highly accurate Rb stabilized 1560 nm laser systems for fiber-optic communication applications.     

1560nm激光经PPLN和PPKTP晶体准相位匹配倍频研究

将1560nm光栅反馈复合腔半导体激光器产生的连续激光注入掺铒光纤放大器,放大至约5 W,分别采用周期极化铌酸锂(PPLN)和周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体单次穿过进行准相位匹配倍频,对应获得约336mW和210mW的780nm激光输出,倍频效率约为7%和4.4%。通过监视倍频光纵模,显示其具有良好的单频输出特性。此外,还扫描测得了Rb原子D2线的吸收光谱,表明780nm激光的频率调谐范围大于10GHz。采用无调制偏振光谱技术将1560nm半导体激光器频率锁定至87 Rb 5S1/2(Fg=2)-5P3/2(Fe=3)超精细跃迁线上。相对于自由运转450s内1560nm激光频率起伏约4MHz,锁定后可将残余频率起伏压低至1.5MHz左右。     

基于级联光参量放大器的碱金属原子跃迁线波段压缩光源分析

碱金属原子跃迁线波段压缩态光场是量子信息以及精密测量领域的重要量子资源.碱金属原子跃迁线波长短(760—860 nm),受限于非线性晶体的灰迹效应,光参量放大器制备的此波段压缩态光场的压缩度有限,目前典型值约3—5 dB.本文在光参量放大器的理论模型基础上,结合原子跃迁线波段压缩态光场实验制备面临的问题,研究光参量放大器输出光场量子噪声随其物理参数的变化规律,获得最优的物理参数.构建了级联光参量放大器的理论模型,以此为基础分别在分析频率2 MHz和100 kHz,研究了级联环路光学损耗以及相位噪声对级联系统输出量子噪声特性的影响.研究发现,对于兆赫兹波段的压缩,在低的光路损耗以及位相噪声前提下,级联2—3个光参量放大器可实现压缩的显著提升;对于低频段压缩,级联系统对压缩的增强较小.在目前的实验参数条件下,进一步探究了级联系统输出压缩态光场的量子极限以及频谱特性.本研究可为原子跃迁线波段压缩态光场压缩度的提升提供参考和指导.     

低分析频率压缩光的实验制备

基于PPKTP晶体的阈值以下光学参量振荡(OPO)过程,制备了共振于铷原子D1线795 nm的压缩真空态光场,研究了分析频率处于千赫兹范围的主要噪声来源,特别是795 nm激光及其二次谐波397.5 nm激光在晶体内吸收引起的非线性损耗增加和系统热不稳定的问题(397.5 nm激光处于PPKTP晶体透光范围边缘,具有高于其他波长数倍的吸收系数).以795 nm和1064 nm为例,分析了非线性损耗及晶体内热效应对压缩度的影响.受限于以上因素,795 nm压缩光很难得到1064 nm波段同样的压缩度.探测系统中的噪声耦合则限制了压缩频带.实验上对分析频率为千赫兹的经典噪声进行了有效控制,通过使用真空注入的OPO、垂直偏振及反向传输的腔长锁定光、低噪声的平衡零拍探测器、高稳定度的实验系统及量子噪声锁定等方法,最终在2.6—100 kHz的分析频段得到了约2.8 dB的795 nm压缩真空.该压缩光可用作磁场测量系统的探测光以提高测量灵敏度.