不同激光器相對于銫原子躍遷頻率鏈的實現(xiàn).pdf

1、腔量子電動力學(xué)(C-QED)從根本上揭示了光與原子的相互作用，而光頻段腔QED對認(rèn)識光與原子的相互作用至關(guān)重要。隨著冷原子和高品質(zhì)光學(xué)腔的發(fā)展，原子與光子的作用達(dá)到強耦合。由原子、光場、高品質(zhì)微型腔組成了一個介觀量子系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以很好地驗證單光子和單原子作用的量子行為，在量子測量、量子計算、量子通信等領(lǐng)域具有重要的意義。 在腔量子電動力學(xué)實驗中，為了增大原子與腔之間的耦合系數(shù)，需要減小腔模的體積；同時為了降低腔內(nèi)光予的損耗，需

2、要增大腔鏡的反射率。在實驗中我們建立了一個43.9μm的微型腔，為了把微型腔相對于銫原子D2線也就是852.356nm嚴(yán)格鎖定，同時又不影響腔內(nèi)光與原子的相互作用過程，我們選擇微型腔的另一個共振波長830.5nm來鎖定微型腔。但是對于830.5nm沒有原子譜線可以參照，為此我們建立了一個參考腔作為橋梁，首先把參考腔鎖到852.356nm銫的D2線上，然后把830.5nm的激光器鎖到參考腔上，再把微型腔鎖到830.5nm的激光器上，從而實

3、現(xiàn)微型腔相對于銫原子譜線頻率差的鎖定。 本文主要介紹了我們實驗過程中鎖腔激光器及鎖腔頻率鏈的建立，對實驗中已經(jīng)建立的光學(xué)微型腔以及作為參考的光學(xué)長腔作了簡要介紹。主要內(nèi)容有以下幾部分： 第一部分：介紹了F-P腔的原理和基本參數(shù)，分析了腔的精細(xì)度、光子壽命、品質(zhì)因數(shù)等；還給出了腔的相關(guān)參數(shù)；并且對腔與原子相互作用做了定性的分析。在實驗中我們建立了一個光學(xué)微型腔來實現(xiàn)光場與原子的作用，一個長的光學(xué)腔作為對微型腔穩(wěn)頻的橋梁。測

4、量結(jié)果表明微型腔的腔長為43.9μm，腔的實測精細(xì)度為7.1×104，腔的線寬為47MHz。光學(xué)長腔的腔長為505mm，腔的精細(xì)度約為200，腔的線寬為1.5MHz。 第二部分介紹了實驗中常用的兩種穩(wěn)頻方法：射頻調(diào)制光譜和射頻調(diào)制邊帶穩(wěn)頻方法。兩種方法通過對激光進(jìn)行高頻調(diào)制，以原子譜線或者腔的共振頻率為頻率基準(zhǔn)，產(chǎn)生鑒頻信號。避開了低頻段的強度噪聲，鑒頻信號具有較高信噪比和靈敏度，大大提高了激光頻率的長期穩(wěn)定性。 然后介

5、紹了以參考腔為中介建立頻率鏈的背景。用一參考腔作為橋梁，以分子或者原子躍遷線作為頻率標(biāo)準(zhǔn)，將參考腔鎖到躍遷線上，然后將待鎖定的激光器鎖到該參考腔上，可以有效地抑制不在分子或者原子躍遷線上的激光頻率的長期漂移。 第三部分對用來作為鎖微型腔的Littrow型光柵反饋半導(dǎo)體激光器進(jìn)行了介紹；對實驗中建立的模擬頻率鏈以及穩(wěn)頻后的結(jié)果進(jìn)行了介紹和分析。實驗系統(tǒng)利用半導(dǎo)體激光器可以直接對電流進(jìn)行高頻調(diào)制的特性，以參考腔作為橋梁，以銫的躍遷線