半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)頻和移頻.pdf

1、近年來(lái)，冷原子物理由于其對(duì)基礎(chǔ)物理研究，量子物理和量子通信方面的研究起到了極大的推動(dòng)作用而成為物理研究的熱點(diǎn)。冷原子的獲得通常是采用對(duì)原子進(jìn)行激光冷卻與囚禁的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體技術(shù)包括“光學(xué)粘膠”，磁光阱等。 在原子的激光冷卻與囚禁(冷原子)實(shí)驗(yàn)中，激光光源的性能是影響實(shí)驗(yàn)的重要因素。本文所介紹的工作是圍繞對(duì)銣原子進(jìn)行激光冷卻和囚禁的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的，主要工作內(nèi)容有以下兩點(diǎn)： (1)提供線寬窄，穩(wěn)定性高的激光光源。 冷

2、原子實(shí)驗(yàn)是非常精密的物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)環(huán)境和儀器的精確度要求很高，尤其是對(duì)激光的頻率穩(wěn)定性提出了很高的要求。實(shí)驗(yàn)中使用的半導(dǎo)體激光器的輸出激光頻率不夠穩(wěn)定，存在顯著的頻率漂移特征。為了克服半導(dǎo)體激光器的這種缺點(diǎn)，我們利用銣原子的飽和吸收峰頻率作為參考頻率，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，利用比例加積分(PI)反饋控制將激光輸出頻率鎖定在參考頻率上的方法設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套穩(wěn)頻系統(tǒng)。在作為反饋環(huán)節(jié)的PI控制器中，我們采用了高精度的放大器件，以提高激光器輸出頻率的穩(wěn)態(tài)

3、精度，并設(shè)置了可調(diào)節(jié)的參數(shù)調(diào)節(jié)裝置，以適應(yīng)不同的穩(wěn)頻環(huán)境。對(duì)穩(wěn)頻系統(tǒng)的調(diào)試和測(cè)試結(jié)果表明穩(wěn)頻系統(tǒng)可以將激光器的輸出激光頻率鎖定在銣原子的飽和吸收峰頻率上，且具有一定的抗干擾能力，有良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 (2)提供多種實(shí)驗(yàn)所需頻率的激光，并且實(shí)現(xiàn)用TTL電平控制激光光源的開(kāi)關(guān)，以協(xié)同激光光源和其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備的時(shí)序控制。 冷原子實(shí)驗(yàn)還需要多種不同頻率的激光來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的物理目標(biāo)。我們的實(shí)驗(yàn)方案是利用聲光調(diào)制器(AOM)的對(duì)激光的頻

4、率偏移特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。主要工作是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了AOM的驅(qū)動(dòng)信號(hào)源，它產(chǎn)生一個(gè)正弦信號(hào)輸出到AOM使其工作，正弦的頻率等于激光的頻率偏移量。信號(hào)源產(chǎn)生信號(hào)的頻率和幅度可調(diào)，以便于使用。信號(hào)源的設(shè)計(jì)主要是采用壓控振蕩器(VCO)和TTL電平控制的微波開(kāi)關(guān)構(gòu)成。 在冷原子量子存儲(chǔ)的實(shí)驗(yàn)中，還要用激光對(duì)冷原子進(jìn)行量子信息的讀寫(xiě)等操作，因此需要對(duì)激光進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。實(shí)現(xiàn)TTL電平控制激光開(kāi)關(guān)的實(shí)驗(yàn)方案是利用了AOM對(duì)激光光路的偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的：AOM在