激光穩(wěn)頻系統(tǒng)及原子相干光譜的動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、隨著科學(xué)理論和科研技術(shù)的進(jìn)步以及深入的發(fā)展，激光器及其穩(wěn)頻系統(tǒng)和原子相干光譜的動(dòng)態(tài)特性研究已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新階段。在激光技術(shù)、精密測(cè)量、量子技術(shù)等研究和應(yīng)用領(lǐng)域，我們不僅需要激光器系統(tǒng)穩(wěn)定度要高，而且在測(cè)試過程中能時(shí)刻關(guān)注激光器頻率和原子相干光譜的動(dòng)態(tài)過程，因此，動(dòng)態(tài)特性的研究成為了測(cè)量系統(tǒng)性能的一項(xiàng)重要的工具。目前，國(guó)內(nèi)外許多研究小組已經(jīng)在這兩個(gè)方面做了大量卓有成效的工作，他們研究的范圍和內(nèi)容越來越深入，而且具有廣泛性。
　　本文

2、著眼于動(dòng)態(tài)特性，在實(shí)驗(yàn)上主要從兩個(gè)方面開展工作。一方面我們研究了ECDL半導(dǎo)體激光器及穩(wěn)頻系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，主要借助外界調(diào)制信號(hào)（正弦波和方波）對(duì)激光器系統(tǒng)進(jìn)行頻率調(diào)制，采集輸入調(diào)制信號(hào)和因調(diào)制信號(hào)導(dǎo)致激光器頻率變化的信號(hào)，利用FFT分析激光器系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性獲得系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性，以此來評(píng)價(jià)在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中激光器及穩(wěn)頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的響應(yīng)帶寬。結(jié)果表明，用方波信號(hào)測(cè)量更快速和高效。同時(shí)，引入機(jī)械沖擊來分析激光器在特定環(huán)境的響應(yīng)

3、特征，據(jù)此可針對(duì)性地設(shè)計(jì)和優(yōu)化系統(tǒng)閉環(huán)反饋參數(shù)使激光器能應(yīng)用在較為惡劣的環(huán)境中。用FFT分析方法可以區(qū)分頻率間隔為0.008 Hz的兩個(gè)同時(shí)存在的正弦波調(diào)制信號(hào)，系統(tǒng)的頻率分辨率可達(dá)到0.002 Hz。
　　另一方面主要關(guān)注原子相干光譜的動(dòng)態(tài)特性。首先，搭建了有原子氣室的諧振腔，當(dāng)腔與原子和光場(chǎng)共振時(shí)原子發(fā)生Rabi分裂。我們將垂直方向的泵浦光與諧振腔耦合，Rabi分裂峰的頻率間隔和幅值隨泵浦光功率的增大而增大，同時(shí)，利用方波信號(hào)

4、控制AOM的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)光的開關(guān)，當(dāng)方波信號(hào)的頻率增大后，觀察透射譜的變化研究原子光譜的動(dòng)態(tài)過程。此研究方法還可推廣到冷原子系統(tǒng)。在完成論文的過程中對(duì)冷原子系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，我們將DL100激光器作為冷卻光和自制的ECDL激光器作為再泵浦光，利用光功率放大器來提高冷卻光的輸出功率，借助PBS將冷卻光和再泵浦光耦合到光纖中，將光纖輸出的激光分為三束進(jìn)入由原子氣室和磁場(chǎng)構(gòu)成的磁光阱中來獲得較多的冷原子。我們利用Labview軟件和NI67