Rb原子饱和吸收稳频半导体激光器系统

用饱和吸收光谱法对半导体激光器进行稳频，通过对反馈回路的优化设计，得到具有高信噪比的饱和吸收光谱微分误差信号，从而大大提高了半导体激光器的频率锁定灵敏度及长期稳定性，该中用于Rb原子的激光冷却与囚禁。     

原子稳频半导体激光器的微处理器智能控制

在Cs原子法拉第反常色散滤光器(FADOF)光反馈半导体稳频激光器的基础上,引入以微处理器为核心的数字补偿控制技术,对稳频半导体激光器的工作实行智能化控制,大大提高了原子稳频半导体激光器的稳定性、可靠性和抗干扰能力,使之更具有实用价值。     

基于FPGA的半导体激光器稳频系统

半导体激光器由于波长覆盖范围大、易调谐、体积小、重量轻、结构简单、功耗低、寿命长等优势,在量子信息、精密测量、光学传感等领域均有广泛应用。由于自由运转的半导体激光器输出频率起伏较大,在应用中需要对其频率进行反馈控制。然而传统反馈控制系统存在结构复杂、体积庞大、稳定性差等缺点,因此我们搭建了一套基于FPGA的外腔半导体激光器稳频系统。该系统以铯原子饱和跃迁线为参考频率,以FPGA电路模块代替信号发生器、锁相放大器、PID、示波器等器件,对激光器工作电流施加反馈,成功将激光器的输出频率分别稳定到|6²S_1/2,F=4→|6²P_3/2,F=4,5交叉峰和|6²S_1/2,F=4→|6²P_3/2,F=5跃迁线对应的频率。80 s内激光器输出频率起伏为3.0(0.3) MHz。该系统简单易用,集成度高,可用于多种锁定系统。     

原子饱和吸收谱谐波稳频短期稳定度研究

介绍了利用腔外饱和吸收谱的三次谐波和五次谐波稳频方法对半导体激光器进行稳频的原理,分析了使用这两种稳频方法对半导体激光器进行稳频时所得到的激光频率短期稳定度的理论估算方法,提出了通过选取最佳调制深度来优化短期稳定度的方法和原理,并在理论上比较了两种稳频方法得到的短期稳定度的差异。然后讨论了半导体激光稳频电路系统的设计,并利用该电路系统,分别用三次谐波和五次谐波稳频的方法将半导体激光器的频率锁定在的^87Rb饱和吸收的F=2→F′=3,1线上,并使用我们提出的短期稳定度优化方案进行稳定度优化,通过对误差信号的分析,估算出的频率稳定度达到10^-12的量级,使用采集到的误差信号在实验上比较了两种稳频方法所得的稳定度的,其结果和理论基本吻合。     

稳频半导体激光器的温度控制技术

设计了一种用于半导体激光器稳频的恒温控制器,在室温下2h的测试时间中,测试恒温稳定度为5mK,配合稳定度为±2μA的恒流源,半导体激光器自由运行时激光频率波动稳定在100MHz范围内。     

用于全光铯原子磁力仪的激光器稳频技术研究

全光铯原子磁力仪是采用光学的方法实现微弱磁场检测,激光频率稳定性直接影响磁力仪的灵敏度。分析了二向色性原子蒸气激光频率锁定(Dichroic atomic vapor laser lock DAVLL)技术用于稳定激光器频率的原理,及其在全光原子磁力仪中的应用优势,发现通常的二能级原子模型不适用于分析铯原子D2线的稳频。实验测量了不同磁场下铯原子D2线基态Fg=4和Fg=3跃迁的DAVLL光谱,发现16mT是实现DAVLL稳频的最佳磁场;在此磁场附近,基态Fg=4跃迁鉴频曲线零点相对于Fg=4→Fe=5跃迁会产生6MHz/mT的线性频移,基态Fg=3跃迁鉴频曲线零点相对于Fg=3→Fe=4线会产生-9MHz/mT的线性频移。     

分子泛频谱稳频半导体激光器研制成功

北京大学无线电系,激光光谱科研组和中国计量科学研究院长度处,长度基准实验室合作,使用温度控制和电流扫描相结合的方法和差分放大检测技术,在822.6～823.2nm波长范围内,观察到了H_2O分子(0,0,0～2,1,1)跃迁的26条泛频谱线,吸收线的宽度约为1GHz。利用一次谐波和三次谐波稳频技术,成功地将半导体激光的频率稳定在H_2O分子的一条较强的泛频谱线上(822.824nm)。整个装置可以连续稳定工作近20hr。用鉴频曲线的方法测得用Allan方差表示的频率稳定度如下, 对一次谐波稳频:1.5×10~(-10)(1s)和4.O×10~(-11)(10s)     

243 nm稳频窄线宽半导体激光器

243 nm是氢原子1S-2S能级跃迁光谱波长. 本文利用Pound-Drever-Hall稳频技术将972 nm光栅反馈外腔半导体激光稳定在一个高精细度低膨胀系数的超稳法布里-珀罗腔上, 通过锥形放大器放大和腔内两次共振增强倍频得到243 nm激光, 最终实现用于探测氢原子1S-2S双光子跃迁的243 nm窄线宽激光.     

半导体激光器稳频用新型环形干涉仪

本文提出了一种新型的用作半导体激光器稳频参考的环形干涉仪。此干涉仪用一块人工石英晶体棱镜做成。棱镜精确抛光成等边三角形,并且每个面上镀有多层介质膜。此干涉仪能大大降低半导体激光器的光反馈,而且其光轴比普通环形干涉仪容易校正。使用这种干涉仪时可使AlGaAs半导体激光器的频率漂移降低到1MHz。     

基于DSP技术的外腔半导体激光器自动稳频系统

实现了一种基于数字信号处理(DSP)技术的外腔半导体激光器的自动稳频装置。该自动稳频装置以铷原子的饱和吸收谱线作为频率参考,采用调制解调技术得到稳频所需的鉴频信号。激光自动稳频装置通过模数转换器以固定的速率不间断地采集饱和吸收信号和鉴频信号,由DSP芯片对采集到的数字信号进行处理和分析。DSP芯片利用通用输入输出端口控制调制信号的开关状态,通过数模转换器控制激光频率扫描以及输出数字反馈。利用所述的激光稳频技术不仅实现了外腔半导体激光器自动稳频,而且能够实时评估激光器的锁定情况,在激光器失锁后及时重新锁定,提高了激光器的长期运行能力。最后,将使用自动稳频技术的激光器应用于空间冷原子钟原理样机地面实验中,该稳频激光可以满足相关科学实验的需求。     

半导体激光器塞曼调制稳频的实验对比研究

首先阐述了实现半导体激光器外调制锁频方案的必要性,并针对一种利用塞曼效应进行外调制稳频的实验方案,详细地阐述了其基本思想和实验原理,以及这种稳频方案相对于一般的内调制饱和吸收稳频技术在实验上的差异.本文给出的具体实验参数和实验结果表明,这种方案相对于其他方案可以获得同等好的锁频质量.不仅如此,本文还给出了塞曼调制稳频和电流调制稳频的锁定频率输出的监视对比情况,从对比结果中,我们可以清楚地看到塞曼调制稳频使得激光器锁定频率无调制输出的优越特性.     

吸收型双稳半导体激光器的起振波长

从双稳半导体激光器上跳阈值处的谐振波长是所需阈值电流最低的波长这个物理事实出发，利用双稳半导体激光器的速率方程组，本文对双稳半导体激光器上跳阈值处的谐振波长进行了研究。文中还就一些器件参量对双稳半导体激光器上跳阈值处谐振滤长的影响进行了讨论。     

铷原子饱和吸收光谱与偏振光谱对780nm半导体激光器稳频的比较

将激光频率锁定于合适的参考频率,可以有效地抑制激光器的频率起伏。本文采用铷原子D2线超精细跃迁线的饱和吸收光谱和偏振光谱分别获得鉴频曲线,通过电子伺服系统将频率校正信号负反馈到780 nm光栅外腔反馈半导体激光器外腔的压电陶瓷上的方法对激光器进行稳频。介绍了两种方法的基本原理和实验方案。与激光器自由运转300s时激光器典型的频率起伏约6.6 MHz相比,采用饱和吸收光谱和偏振光谱进行稳频,运转300 s时激光器典型的残余频率起伏分别约为1.5 MHz和0.6 MHz。分析表明,饱和吸收光谱稳频采用了相敏检波技术,需要对激光器进行频率调制,带来了额外的频率噪声,而偏振光谱稳频则是一种完全无频率调制的稳频方案。     

铷原子饱和吸收光谱与偏振光谱对780nm半导体激光器稳频的比较

将激光频率锁定于合适的参考频率,可以有效地抑制激光器的频率起伏。本文采用铷原子D2线超精细跃迁线的饱和吸收光谱和偏振光谱分别获得鉴频曲线,通过电子伺服系统将频率校正信号负反馈到780 nm光栅外腔反馈半导体激光器外腔的压电陶瓷上的方法对激光器进行稳频。介绍了两种方法的基本原理和实验方案。与激光器自由运转300s时激光器典型的频率起伏约6.6 MHz相比,采用饱和吸收光谱和偏振光谱进行稳频,运转300 s时激光器典型的残余频率起伏分别约为1.5 MHz和0.6 MHz。分析表明,饱和吸收光谱稳频采用了相敏检波技术,需要对激光器进行频率调制,带来了额外的频率噪声,而偏振光谱稳频则是一种完全无频率调制的稳频方案。     

利用原子的塞曼光谱对半导体激光器进行稳频

中性原子的超精细能级在磁场中产生塞曼分裂 ,另外 ,左旋和右旋圆偏振光激发下原子的跃迁选择定则不同 ,因此 ,原子在超精细塞曼能级间的吸收谱峰相对无磁场条件下的吸收谱峰有一定的移动。利用这一点 ,验证了一种简单、灵活的方法对半导体激光器进行稳频 ,使激光器的线宽稳到小于 1MHz。通过对实验结果的分析 ,发现由左旋和右旋圆偏振光激发引起的原子吸收谱峰移动之和与饱和吸收峰半高宽相等时 ,稳频效果最好     

40K-87Rb原子冷却的半导体激光系统

对40K-87Rb原子冷却的半导体激光系统提出了一种实验方案,并进行了初步实验.采用三台外腔光栅反馈半导体激光器(ECDL)、四台注入锁定从激光器和一台半导体激光放大器组成激光系统.三台ECDL通过声光调制器产生四束光,分别作为40K和87Rb原子的冷却光和再抽运光,四束不同频率成分的激光分别注入锁定四台从激光器,然后Rb冷却光、K冷却光和K再抽运光再同时注入半导体激光放大器进行放大.该装置可同时产生冷却40K和87Rb原子的冷却光和再抽运光,结构紧凑、工作稳定.     

连续染料激光器的稳频

连续波染料激光器是目前唯一在整个可见光谱区内波长能连续可调的连续波激光器．经十余年的研究,其性能有了很大改善,现已成为在可见光谱区内光谱学的重要工具,而且在其它科学技术领域例如激光化学、同位素分离等等也得到了广泛的应用．但是,作为激光光谱学的光源,不经稳频的染料激光器,其频率稳定性较差,例如商品环形染料激光器秒级峰－峰频率波动约为２０ＭＨｚ,漂移就更大,远不能满足高分辨率激光光谱学的要求．但?...     

采用铯原子偏振光谱对894.6nm外腔式半导体激光器稳频的实验研究

通过铯原子D_1线超精细跃迁能级的偏振光谱获得鉴频曲线,利用电子伺服系统将鉴频曲线反馈到894.6nm外腔式半导体激光器的压电陶瓷上进行锁定。由于偏振光谱技术不需要对激光器进行调制,因此不会带来额外的噪声。激光器自由运转400s内频率起伏为2.35 MHz,采用偏振光谱锁定激光器后400s内频率起伏为0.95 MHz,有效抑制了激光器的频率起伏。     

用于Rb原子冷却系统的半导体激光放大(TPA)装置

报道了我们最近研制的780 13m半导体激光放大装置.激光放大管采用Eagleyard公司生产的(EYP-TPA-0780-01000)半导体锥形放大器,当输入的种子源激光功率为25 mW时,放大器输出的激光功率达600mW左右,该光束经过透镜整形,声光调制器频移,然后耦合到单模保偏光纤后,输出功率达110 mW.该激光放大装置可很好的用于高密度冷原子的俘获.