CN115102031A - 一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法 - Google Patents
一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115102031A CN115102031A CN202210634471.2A CN202210634471A CN115102031A CN 115102031 A CN115102031 A CN 115102031A CN 202210634471 A CN202210634471 A CN 202210634471A CN 115102031 A CN115102031 A CN 115102031A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- frequency
- output
- receiving
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0615—Q-switching, i.e. in which the quality factor of the optical resonator is rapidly changed
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法,包括:激光器,用于输出待稳频移频激光;调制模块,用于接收激光器输出的待稳频移频激光,并利用射频信号对待稳频移频激光的频率进行调制后,输出单边带调制激光;稳频模块,用于接收单边带调制激光并产生鉴频信号,稳频模块与激光器电性连接,并将鉴频信号反馈给激光器,以调节激光器输出激光的频率,使单边带调制激光锁定在选取的原子跃迁谱线上。本发明将激光的调制模块和稳频模块进行结合,将调制模块中的声光调制器和光纤电光调制器依次连接,可实现激光频率的大范围高精度调节。本发明具有装置简单、鲁棒性强、适用性广的特点,从而能在不同领域有广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域,具体涉及一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法。
背景技术
激光在冷原子物理、量子光学、量子精密测量与传感等领域有着广泛的应用。在利用激光精密操控原子以及相关的精密测量场景中,通常需要在很大的范围内精密地调节激光的频率。
为了使激光器输出激光的频率具有较高的稳定度,通常利用激光稳频技术把激光的频率锁定到特定的参考源上,例如原子跃迁线、超稳腔等。锁定后的激光频率如果要进行大范围地精确调节是比较困难的。为了实现大范围精确调节激光频率,常用的方法是采用声光调制器进行移频,但声光调制器的驱动频率大都在百MHz量级,因此频率调节范围相对较小,而且声光调制器的移频效率随着驱动频率升高而降低。也有采用电光调制器对激光进行调制进而产生边带,但这种方式产生的边带和载波在空间上是重合的,而且边带的激光功率一般较小。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法,解决现有技术中频率调节范围相对较小以及边带和载波在空间上重合的问题,从而达到大范围内精确调节激光频率的目的。
为解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置,包括:
激光器,用于输出待稳频移频激光;
调制模块,用于接收所述激光器输出的待稳频移频激光,并利用射频信号对所述待稳频移频激光的频率进行调制后,输出单边带调制激光;
稳频模块,用于接收所述单边带调制激光并产生鉴频信号,所述稳频模块与所述激光器电性连接,并将所述鉴频信号反馈给所述激光器,以调节所述激光器输出激光的频率,使所述单边带调制激光锁定在选取的原子跃迁谱线上。
作为本发明优选的实施方式,所述调制模块包括:
输入单元,用于对所述激光器输出的待稳频移频激光调整偏振方向并进行分束;
移频单元,用于接收所述输入单元输入的分束光,并对所述分束光进行移频和调制,输出特定边带频率的激光;
微波频率源,用于驱动所述移频单元。
作为本发明优选的实施方式,所述输入单元包括:
第一半波片,用于调整所述待稳频移频激光的偏振方向;
第一偏振分束器,用于将经过所述第一半波片调整的待稳频移频激光进行分束。
作为本发明优选的实施方式,所述移频单元包括:
声光调制器,用于接收所述第一偏振分束器分出的激光,并进行第一次移频,所述声光调制器与所述微波频率源电性连接,并受所述微波频率源所驱动;
第一反射镜,用于将经过第一次移频的激光反射回所述声光调制器进行第二次移频;
光纤电光调制器,用于接收经过第二次移频的分束光,并进行调制,输出单边带调制激光,所述光纤电光调制器与所述微波频率源电性连接,并受所述微波频率源所驱动。
作为本发明优选的实施方式,所述稳频模块包括:
第一稳频单元,用于接收所述光纤电光调制器输出的单边带调制激光,并产生调制转移光谱;
第二稳频单元,用于接收所述第一稳频单元输出的调制转移光谱,并产生调制鉴频信号。
作为本发明优选的实施方式,所述第一稳频单元包括:
第二半波片,用于调整所述单边带调制激光的偏振方向;
第二偏振分束器,用于接收经过所述第二半波片调整的单边带调制激光,并使所述单边带调制激光发生反射和透射,形成偏振态正交的探测光和泵浦光;
原子气室,位于所述探测光的光路上,接收正入射的探测光,并对探测光进行吸收;
反射装置,包括第二反射镜和第三反射镜,并依次对所述泵浦光进行反射;
第三偏振分束器,用于将所述第三反射镜反射的泵浦光反射入所述原子气室与所述探测光重合并产生吸收作用,所述第三偏振分束器能够供经过吸收的探测光发生透射。
作为本发明优选的实施方式,所述第二稳频单元包括:
光电探测器,用于接收经所述第三偏振分束器透射的探测光,并转化成电信号;
信号源,用于产生的调制信号;
鉴频器,用于接收所述信号源输出的调制信号和所述光电探测器输出电信号,并输出误差信号;
PZT扫描模块,用于对激光进行扫描,确定一原子跃迁对应的饱和吸收峰,并输出饱和吸收峰值;
PID控制器,用于接收所述鉴频器输出的误差信号,并输出一控制量;
高压放大器,用于接收所述饱和吸收峰值、控制量以及调制信号,并放大后,反馈给所述激光器,实现激光器输出频率的锁定。
一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的方法,包括以下步骤:
利用激光器输出一激光;
利用半波片对所述激光调整偏振方向,使用偏振分束器对调整方向后激光进行分束,将该激光分为大功率激光和小功率激光后,直接输出大功率激光;
利用声光调制器对所述小功率激光进行双次移频,并利用光纤电光调制器对所述小功率激光进行电光调制,得到改变边带频率后的小功率激光;
对经过改变边带频率后的小功率激光利用半波片进行偏振方向调整、再利用偏振分束器进行反射和透射,形成偏振态正交的探测光和泵浦光;
对所述泵浦光进行反射,使所述探测光和泵浦光相向作用于原子气室;
将所述探测光利用光电探测器转化成电信号,再利用鉴频器转换成误差信号后,输出一控制量,并结合饱和吸收峰值和调制信号,反馈给激光器,从而实现激光器输出频率的锁定。
作为本发明优选的实施方式,在对所述激光器进行反馈时,包括:
利用PID控制器接收所述鉴频器输出的误差信号,并输出一控制量;
利用PZT扫描模块对激光进行扫描,并确定一饱和吸收峰值;
将所述误差信号、控制量、饱和吸收峰值经高压放大器反馈给所述激光器。
作为本发明优选的实施方式,所述调节方法还包括:利用微波频率源调节声光调制器和光纤电光调制器的驱动频率,以调节所述激光器输出的激光频率和指定的原子跃迁频率之差,所述激光器的输出频率按设定的频率差锁定到所述饱和吸收峰值对应的原子跃迁线上。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明将激光器的输出光分成两部分,功率较小的部分利用声光调制器和光纤电光调制器的组合对其进行移频。把移频后的激光输入到稳频模块,利用稳频模块的输出信号对激光器进行反馈,使移频后的激光锁定到选取的原子跃迁谱线上。当改变声光调制器和光纤电光调制器的驱动频率,相当于改变激光器输出光的频率与原子跃迁频率之差,因此实现了激光器输出频率的精确调节。本发明具有装置简单、鲁棒性强、适用性广的特点,可以在冷原子物理、量子光学、量子精密测量与传感等领域有广泛的应用。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置结构图;
图2是本发明实施例一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的方法流程图。
附图标号说明:1、激光器;2、第一半波片;3、第一偏振分束器;4、声光调制器;5、微波频率源;6、第一反射镜;7、光纤电光调制器;8、第二半波片;9、第二偏振分束器;10、原子气室;11、第二反射镜;12、第三反射镜; 13、光电探测器;14、信号源;15、鉴频器;16、PZT扫描模块;17、PID控制器;18、高压放大器。
具体实施方式
本发明所提供的基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置,如图1所示,包括:激光器1、调制模块以及稳频模块。激光器1用于输出待稳频移频激光;调制模块用于接收激光器1输出的待稳频移频激光,并利用射频信号对待稳频移频激光的频率进行调制后,输出单边带调制激光;稳频模块用于接收单边带调制激光并产生调制转移光谱和鉴频信号,稳频模块与激光器1电性连接,并将鉴频信号反馈给激光器1,以调节激光器1输出激光的频率,使单边带调制激光锁定在选取的原子跃迁谱线上。
优选地,调制模块包括输入单元、移频单元以及微波频率源5。
输入单元用于对激光器1输出的待稳频移频激光调整偏振方向并进行分束;
移频单元用于接收输入单元输入的分束光,并对分束光进行移频和调制,输出特定边带频率的激光;
微波频率源5用于驱动移频单元。
进一步优选地,输入单元包括第一半波片2以及第一偏振分束器3。
第一半波片2用于调整待稳频移频激光的偏振方向;
第一偏振分束器3用于将经过第一半波片2调整的待稳频移频激光进行分束。
进一步优选地,移频单元包括声光调制器4、第一反射镜6以及光纤电光调制器7。
声光调制器4用于接收第一偏振分束器3分出的激光,并进行第一次移频,声光调制器4与微波频率源5电性连接,并受微波频率源5所驱动;
第一反射镜6用于将经过第一次移频的激光反射回声光调制器4进行第二次移频;
光纤电光调制器7用于接收经过第二次移频的分束光,并进行调制,输出单边带调制激光,光纤电光调制器7与微波频率源电性连接,并受微波频率源5 所驱动。
优选地,稳频模块包括第一稳频单元以及第二稳频单元。
第一稳频单元用于接收光纤电光调制器7输出的单边带调制激光,并产生调制转移光谱;
第二稳频单元用于接收第一稳频单元输出的调制转移光谱,并产生调制鉴频信号。
进一步优选地,第一稳频单元包括第二半波片8、第二偏振分束器9、原子气室10、反射装置以及第三偏振分束器。
第二半波片8用于调整单边带调制激光的偏振方向;
第二偏振分束器9用于接收经过第二半波片8调整的单边带调制激光,并使单边带调制激光发生反射和透射,形成偏振态正交的探测光和泵浦光;
原子气室10位于探测光的光路上,接收正入射的探测光,并对探测光进行吸收;
反射装置包括第二反射镜11和第三反射镜12,并依次对泵浦光进行反射;
第三偏振分束器用于将第三反射镜12反射的泵浦光反射入原子气室10与探测光重合并产生吸收作用,第三偏振分束器能够供经过吸收的探测光发生透射。
进一步优选地,第二稳频单元包括光电探测器13、信号源14、鉴频器15、 PZT扫描模块16、PID控制器17以及高压放大器18。
光电探测器13接收经第三偏振分束器透射的探测光,并转化成电信号;
信号源14用于产生的调制信号;
鉴频器15用于接收信号源输出的调制信号和光电探测器输出电信号,并输出误差信号;
PZT扫描模块16用于对激光进行扫描,确定一原子跃迁对应的饱和吸收峰,并输出饱和吸收峰值;
PID控制器17用于接收鉴频器输出的误差信号,并输出一控制量;
高压放大器18用于接收饱和吸收峰值、控制量以及调制信号,并放大后,反馈给激光器,实现激光器输出频率的锁定。
本发明所提供的基于原子跃迁调节激光器输出频率的方法,如图2所示,包括以下步骤:
S1:利用激光器输出一激光;
S2:利用半波片对激光调整偏振方向,使用偏振分束器对调整方向后激光进行分束,将该激光分为大功率激光和小功率激光后,直接输出大功率激光;
S3:利用声光调制器对小功率激光进行双次移频,并利用光纤电光调制器对小功率激光进行电光调制,得到改变边带频率后的小功率激光;
S4:对经过改变边带频率后的小功率激光利用半波片进行偏振方向调整、再利用偏振分束器进行反射和透射,形成偏振态正交的探测光和泵浦光;
S5:对泵浦光进行反射,使探测光和泵浦光相向作用于原子气室;
S6:将探测光利用光电探测器转化成电信号,再利用鉴频器转换成误差信号后,输出一控制量,并结合饱和吸收峰值和调制信号,反馈给激光器,从而实现激光器输出频率的锁定。
在上述步骤S2中,小功率激光用于移频和稳频。
在上述步骤S3中,分出的小功率激光被偏振分束器反射后进入声光调制器进行第一次移频,完成第一次移频后,经过1个透镜和1个λ/4波片,再被0度反射镜反射后原路返回声光调制器,进行第二次移频,利用光纤电光调制器对经过二次移频后的激光进行调制,从而改变边带频率,形成单边带调制激光。
在上述步骤S4中,形成的探测光正射入在原子气室内。
在上述步骤S5中,利用两个反射镜和一个偏振分束器将泵浦光反射入原子气室,泵浦光的传播方向与探测光相反,泵浦光和探测光在原子气室内与同一速度群的原子作用。
在上述步骤S6中,在对激光器进行反馈时,包括:
利用PID控制器接收鉴频器输出的误差信号,并输出一控制量;
利用PZT扫描模块对激光进行扫描,并确定一饱和吸收峰值;
将误差信号、控制量、饱和吸收峰值经高压放大器反馈给激光器。
本发明的调节方法还包括:利用微波频率源调节声光调制器和光纤电光调制器的驱动频率,以调节激光器输出的激光频率和指定的原子跃迁频率之差,激光器的输出频率按设定的频率差锁定到饱和吸收峰值对应的原子跃迁线上。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰,下面结合具体实施例,并根据附图,对本发明进一步详细说明:
激光器为780nm外腔半导体激光器,目的是使激光器的输出频率相对于 Rb-87原子D2线的某个超精细能级跃迁有一个大范围精确调节的频率差。如图 1所示,实施激光器输出频率大范围和高精度调节的具体操作流程包括:
激光器出射的激光通过λ/2波片和PBS(偏振分束器)分出一小部分激光用于移频和稳频,其余的激光功率用于输出。
分出的小功率激光被偏振分束器反射后进入声光调制器,其﹢1级衍射光 (频率为ω+fAOM)经过1个透镜和1个λ/4波片后,被0度反射镜反射后原路返回。第二次通过声光调制器后,完成双次移频过程(激光频率为ω+2fAOM)。透镜距离声光调制器和0度反射镜的距离均等于透镜的焦距。微波频率源驱动声光调制器的频率fAOM=110MHz(频率调节范围受限于声光调制器的带宽,通常为110±25MHz)。
双次移频后的激光进入光纤电光调制器(fiber-EOM),经过光纤电光调制器调制后,激光频率主要包括3个频率分量,载波频率为ω+2fAOM,﹢1级边带频率为ω+2fAOM+fEOM,﹣1级边带频率为ω+2fAOM-fEOM。光纤电光调制器的驱动频率范围通常为0~10GHz。
调制模块出射的激光被λ/2波片和偏振分束器分成2束,功率小的部分作为探测光正入射在铷(Rb)原子气室内,功率较大的部分作为泵浦光被两个反射镜和一个偏振分束器反射后与探测光重合,但两束光的传播方向相反。泵浦光和探测光在铷原子气室内与同一速度群的原子作用。被铷原子气室吸收后的探测光由光电探测器(PD)转化为电信号。
利用压电陶瓷(PZT)扫描模块扫描激光器的频率时,如果扫描频率范围足够大,而且激光器不跳模,针对同一原子跃迁(跃迁频率设为ω0),可以产生 3组饱和吸收光谱。这3组饱和吸收光谱分别由载波和±1级边带产生。每一组饱和吸收光谱信号都可以独立地通过鉴频器产生误差信号,用于激光器的频率锁定。
由载波产生饱和吸收光谱时,激光器输出频率满足的条件为ω=ω0-2fAOM。
由光纤电光调制器的﹢1级边带产生饱和吸收光谱时,激光器输出频率满足的条件为ω=ω0-2fAOM-fEOM。
由光纤电光调制器的﹣1级边带产生饱和吸收光谱时,激光器输出频率满足的条件为ω=ω0-2fAOM+fEOM。
当声光调制器和电光调制器的驱动频率满足2fAOM=fEOM时,激光器的输出频率ω=ω0。
从上面分析的激光器输出频率可以看出,当选定某一个参考的原子跃迁频率(ω0)后,激光器的输出频率可以锁定的频率值是:ω=ω0,ω0-2fAOM,ω0-2fAOM-fEOM,ω0-2fAOM+fEOM。
本实例选取的声光调制器的驱动频率范围是110±25MHz(中心频率 110MHz,带宽50MHz,不同型号的声光调制器,这两个参数可能会有差别)。
本实例选取的光纤电光调制器的工作频率范围为0~10GHz。
通过优化微波频率源,本实施例可以实现的最大激光移频范围为﹣9830~10270MHz。
由于光纤电光调制器的驱动频率范围为0~10GHz,因此在本实施例中的大部分频率范围内,可以固定声光调制器的驱动频率,而以光纤电光调制器的边带移频为主。仅当需要移频的频率值过于靠近原子跃迁频率时,调节声光调制器的驱动频率以辅助实现所需的激光输出频率。
增大PZT扫描电压的幅度,并适当调节PZT的偏置电压,在激光器不跳模的情况下,可以观测到由载波和正负边带产生的3组饱和吸收谱。缩小PZT扫描电压的幅度,并适当调节PZT的偏置电压,可以选取其中的一组饱和吸收谱作为激光稳频的参考。进一步通过减小PZT扫描电压的幅度,可以选定其中一个原子跃迁对应的饱和吸收峰。利用该吸收峰产生的误差信号,通过PID控制器和高压放大器反馈回激光器,实现激光器输出频率的锁定。
在本实施例中,激光器的输出频率通过一定的频差锁定到选取的原子跃迁频率上。当需要改变激光器的输出频率时,利用微波频率源改变声光调制器和电光调制器的驱动频率,如果驱动频率的改变速度小于稳频模块的伺服带宽,激光器就会一直处于锁定状态,而且激光器的输出频率与选取的原子跃迁频率之差可以根据需求动态设置。
在本实施例中,将激光的大范围移频和饱和吸收光谱稳频两个控制环路结合起来,实现了大动态范围和高精度控制激光频率的目的。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明将激光器的输出光分成两部分,功率较小的部分利用声光调制器和光纤电光调制器的组合对其进行移频。把移频后的激光输入到稳频模块,利用稳频模块的输出信号对激光器进行反馈,使移频后的激光锁定到选取的原子跃迁谱线上。当改变声光调制器和光纤电光调制器的驱动频率,相当于改变激光器输出光的频率与原子跃迁频率之差,因此实现了激光器输出频率的精确调节。本发明具有装置简单、鲁棒性强、适用性广的特点,可以在冷原子物理、量子光学、量子精密测量与传感等领域有广泛的应用。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置,其特征在于,包括:
激光器,用于输出待稳频移频激光;
调制模块,用于接收所述激光器输出的待稳频移频激光,并利用射频信号对所述待稳频移频激光的频率进行调制后,输出单边带调制激光;
稳频模块,用于接收所述单边带调制激光并产生鉴频信号,所述稳频模块与所述激光器电性连接,并将所述鉴频信号反馈给所述激光器,以调节所述激光器输出激光的频率,使所述单边带调制激光锁定在选取的原子跃迁谱线上。
2.根据权利要求1所述的基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置,其特征在于,所述调制模块包括:
输入单元,用于对所述激光器输出的待稳频移频激光调整偏振方向并进行分束;
移频单元,用于接收所述输入单元输入的分束光,并对所述分束光进行移频和调制,输出特定边带频率的激光;
微波频率源,用于驱动所述移频单元。
3.根据权利要求2所述的基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置,其特征在于,所述输入单元包括:
第一半波片,用于调整所述待稳频移频激光的偏振方向;
第一偏振分束器,用于将经过所述第一半波片调整的待稳频移频激光进行分束。
4.根据权利要求3所述的基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置,其特征在于,所述移频单元包括:
声光调制器,用于接收所述第一偏振分束器分出的激光,并进行第一次移频,所述声光调制器与所述微波频率源电性连接,并受所述微波频率源所驱动;
第一反射镜,用于将经过第一次移频的激光反射回所述声光调制器进行第二次移频;
光纤电光调制器,用于接收经过第二次移频的分束光,并进行调制,输出单边带调制激光,所述光纤电光调制器与所述微波频率源电性连接,并受所述微波频率源所驱动。
5.根据权利要求4所述的基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置,其特征在于,所述稳频模块包括:
第一稳频单元,用于接收所述光纤电光调制器输出的单边带调制激光,并产生调制转移光谱;
第二稳频单元,用于接收所述第一稳频单元输出的调制转移光谱,并产生调制鉴频信号。
6.根据权利要求5所述的基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置,其特征在于,所述第一稳频单元包括:
第二半波片,用于调整所述单边带调制激光的偏振方向;
第二偏振分束器,用于接收经过所述第二半波片调整的单边带调制激光,并使所述单边带调制激光发生反射和透射,形成偏振态正交的探测光和泵浦光;
原子气室,位于所述探测光的光路上,接收正入射的探测光,并对探测光进行吸收;
反射装置,包括第二反射镜和第三反射镜,并依次对所述泵浦光进行反射;
第三偏振分束器,用于将所述第三反射镜反射的泵浦光反射入所述原子气室与所述探测光重合并产生吸收作用,所述第三偏振分束器能够供经过吸收的探测光发生透射。
7.根据权利要求6所述的基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置,其特征在于,所述第二稳频单元包括:
光电探测器,用于接收经所述第三偏振分束器透射的探测光,并转化成电信号;
信号源,用于产生的调制信号;
鉴频器,用于接收所述信号源输出的调制信号和所述光电探测器输出电信号,并输出误差信号;
PZT扫描模块,用于对激光进行扫描,确定一原子跃迁对应的饱和吸收峰,并输出饱和吸收峰值;
PID控制器,用于接收所述鉴频器输出的误差信号,并输出一控制量;
高压放大器,用于接收所述饱和吸收峰值、控制量以及调制信号,并放大后,反馈给所述激光器,实现激光器输出频率的锁定。
8.一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的方法,其特征在于,包括以下步骤:
利用激光器输出一激光;
利用半波片对所述激光调整偏振方向,使用偏振分束器对调整方向后激光进行分束,将该激光分为大功率激光和小功率激光后,直接输出大功率激光;
利用声光调制器对所述小功率激光进行双次移频,并利用光纤电光调制器对所述小功率激光进行电光调制,得到改变边带频率后的小功率激光;
对经过改变边带频率后的小功率激光利用半波片进行偏振方向调整、再利用偏振分束器进行反射和透射,形成偏振态正交的探测光和泵浦光;
对所述泵浦光进行反射,使所述探测光和泵浦光相向作用于原子气室;
将所述探测光利用光电探测器转化成电信号,再利用鉴频器转换成误差信号后,输出一控制量,并结合饱和吸收峰值和调制信号,反馈给激光器,从而实现激光器输出频率的锁定。
9.根据权利要求8所述的基于原子跃迁调节激光器输出频率的方法,其特征在于,在对所述激光器进行反馈时,包括:
利用PID控制器接收所述鉴频器输出的误差信号,并输出一控制量;
利用PZT扫描模块对激光进行扫描,并确定一饱和吸收峰值;
将所述误差信号、控制量、饱和吸收峰值经高压放大器反馈给所述激光器。
10.根据权利要求9所述的基于原子跃迁调节激光器输出频率的方法,其特征在于,所述调节方法还包括:利用微波频率源调节声光调制器和光纤电光调制器的驱动频率,以调节所述激光器输出的激光频率和指定的原子跃迁频率之差,所述激光器的输出频率按设定的频率差锁定到所述饱和吸收峰值对应的原子跃迁线上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210634471.2A CN115102031A (zh) | 2022-06-07 | 2022-06-07 | 一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210634471.2A CN115102031A (zh) | 2022-06-07 | 2022-06-07 | 一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115102031A true CN115102031A (zh) | 2022-09-23 |
Family
ID=83289643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210634471.2A Pending CN115102031A (zh) | 2022-06-07 | 2022-06-07 | 一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115102031A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116207602A (zh) * | 2023-05-05 | 2023-06-02 | 国开启科量子技术(北京)有限公司 | 激光稳频装置和方法以及离子阱量子计算机 |
-
2022
- 2022-06-07 CN CN202210634471.2A patent/CN115102031A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116207602A (zh) * | 2023-05-05 | 2023-06-02 | 国开启科量子技术(北京)有限公司 | 激光稳频装置和方法以及离子阱量子计算机 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110768097B (zh) | 基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟及其制备方法 | |
CN107463007B (zh) | 一种用于拉曼激光系统的双通道相位抖动抑制装置和方法 | |
CN111129947B (zh) | 激光稳频装置及方法、采用其的半导体激光器组件 | |
JP2006128692A (ja) | 増幅ビーム源 | |
US20090232172A1 (en) | Laser frequency stabilizing device, method and program | |
CN112054795B (zh) | 一种用于原子干涉仪的紧凑型拍频锁频锁相装置 | |
CN108933379A (zh) | 激光器偏频锁定系统 | |
CN112366515B (zh) | 一种用于冷原子干涉仪的双向扩束稳频方法及装置 | |
CN110911963B (zh) | 一种高稳定性的偏振光谱稳频装置 | |
CN114899702A (zh) | 一种基于光纤环形谐振腔的激光器偏频稳频装置及方法 | |
CN115102031A (zh) | 一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法 | |
CN113823986B (zh) | 一种光生微波装置 | |
JP6604580B2 (ja) | 周波数安定化レーザ | |
US7026594B2 (en) | Method and device for producing radio frequency waves | |
CN109687277B (zh) | 一种用于原子干涉仪的紧凑型激光系统 | |
CN116706665A (zh) | 一种光纤激光稳频系统及方法 | |
CN116387954A (zh) | 一种基于光学反馈和pdh结合的频率锁定方法 | |
CN114967407B (zh) | 用于小型光抽运束型原子钟的集成化光学系统 | |
JP7448962B2 (ja) | 光コム距離計測用の光コム発生装置 | |
CN116231445A (zh) | 一种用于激光频率与功率稳定的装置 | |
CN117394136A (zh) | 一种激光器频率锁定装置和方法 | |
JPS61212932A (ja) | 位相偏移変調光送信装置 | |
CN118198843A (zh) | 一种基于马赫曾德尔干涉仪的激光自相关锁相稳频装置及方法 | |
CN118073951A (zh) | 基于不同波长之间的调制转移谱稳频装置与方法 | |
Sanjari et al. | Modulation Characteristics of a Delay-Controlled Optoelectronic Oscillator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |