半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)頻和移頻.pdf

1、近年來，冷原子物理由于其對基礎(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原子進(jìn)行激光冷卻與囚禁的方法來實(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)，對環(huán)境和儀器的精確度要求很高，尤其是對激光的頻率穩(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。對穩(wěn)頻系統(tǒng)的調(diào)試和測試結(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)的對激光的頻

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