不同激光器相對(duì)于銫原子躍遷頻率鏈的實(shí)現(xiàn).pdf

1、腔量子電動(dòng)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(duì)認(rèn)識(shí)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(qiáng)耦合。由原子、光場(chǎng)、高品質(zhì)微型腔組成了一個(gè)介觀量子系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以很好地驗(yàn)證單光子和單原子作用的量子行為，在量子測(cè)量、量子計(jì)算、量子通信等領(lǐng)域具有重要的意義。 在腔量子電動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)中我們建立了一個(gè)43.9μm的微型腔，為了把微型腔相對(duì)于銫原子D2線也就是852.356nm嚴(yán)格鎖定，同時(shí)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(gè)共振波長(zhǎng)830.5nm來鎖定微型腔。但是對(duì)于830.5nm沒有原子譜線可以參照，為此我們建立了一個(gè)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(shí)

3、現(xiàn)微型腔相對(duì)于銫原子譜線頻率差的鎖定。 本文主要介紹了我們實(shí)驗(yàn)過程中鎖腔激光器及鎖腔頻率鏈的建立，對(duì)實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)建立的光學(xué)微型腔以及作為參考的光學(xué)長(zhǎng)腔作了簡(jiǎn)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(duì)腔與原子相互作用做了定性的分析。在實(shí)驗(yàn)中我們建立了一個(gè)光學(xué)微型腔來實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)與原子的作用，一個(gè)長(zhǎng)的光學(xué)腔作為對(duì)微型腔穩(wěn)頻的橋梁。測(cè)

4、量結(jié)果表明微型腔的腔長(zhǎng)為43.9μm，腔的實(shí)測(cè)精細(xì)度為7.1×104，腔的線寬為47MHz。光學(xué)長(zhǎng)腔的腔長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(hào)。避開了低頻段的強(qiáng)度噪聲，鑒頻信號(hào)具有較高信噪比和靈敏度，大大提高了激光頻率的長(zhǎng)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(zhǎng)期漂移。 第三部分對(duì)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(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)利用半導(dǎo)體激光器可以直接對(duì)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