基于长条形漫反射激光冷却原子的光频标

基于亚多普勒激光光谱技术稳频的光频标已经在不同的原子、分子系综中实现了优于10-13量级的短期频率稳定度。但是,受限于多普勒频移和碰撞频移的影响,现有热原子光频标的长期频率稳定度很难进一步提高。为解决这一问题,一种基于长条形漫反射激光冷却原子的光频标被提出。其创新性地将冷原子与频率调制谱稳频(Frequency modulation spectroscopy,FMS)技术相结合,利用漫反射激光冷却技术制备长达50 cm的冷原子团,显著增加有效原子数目。通过探测冷原子频率调制谱,并将780 nm外腔半导体激光器的输出频率锁定在87Rb 52S1/2(F=2)→52P3/2(F=3)循环跃迁,冷原子光频标最终实现了5×10-15/τ的环内短期频率稳定度。未来,该冷原子光频标有望被发展成为空间冷原子钟或波长标准,推动精密测量领域的不断进步。

法拉第激光器在量子计量领域的应用

高精度稳频激光器是实现量子精密测量技术的重要基础和组成部分。法拉第激光器利用原子滤光器进行频率选择,输出波长被限制在原子特定跃迁频率附近的透射谱内,具有波长与原子谱线自动对应、线宽窄、抗激光二极管电流及温度波动等显著优势,在量子计量领域有诸多应用,如原子钟、原子重力仪、原子磁力仪等。从法拉第激光器的研究背景、基本原理出发,介绍法拉第激光器在铯原子钟、原子重力仪、光通信系统等领域的实际应用及重要价值。未来,随着技术的不断成熟与创新,法拉第激光器有望在更多领域实现广泛应用,如大功率激光武器、里德堡原子雷达等,预期将在国防军工计量领域发挥更大的作用。

法拉第滤光器在法拉第激光器领域研究进展

法拉第激光器是一种利用法拉第反常色散原子滤光器作为选频元件的新型外腔半导体激光器,原理上法拉第激光的输出波长随着激光二极管驱动电流及工作温度的变化,始终与原子跃迁谱线相对应,可以将激光频率有效地锁定至原子跃迁谱线,实现窄线宽的激光输出信号,并且短期与长期频率稳定性均较好。本文详细介绍了自1845年法拉第旋光效应提出以来,法拉第反常色散原子滤光器的发展历程,法拉第激光器的工作机理、发展历程以及性能优越性,并结合国内外的研究进展,介绍了法拉第激光发展各个阶段的技术瓶颈及相应的解决办法,同时展望了法拉第激光器未来在量子领域特别是量子精密测量领域的重要价值。

基于铷原子420 nm蓝光冷却的主动光钟超辐射激光实验方案

主动光频标对腔长热噪声具有天然的抑制作用,其激光线宽可突破自发辐射决定的Shawlow-Townes线宽极限,原理上可实现极窄的量子极限线宽。为了解决热原子主动光频标碰撞展宽的影响,本文提出了一种基于冷^(87)Rb原子体系实现主动光钟超辐射激光的实验方法,并开展了理论验证。利用四能级量子结构,420 nm激光同时作为冷却光和泵浦光,可以减小泵浦光引入的光频移,同时,相比于^(87)Rb原子795/780 nm冷却,能实现更低的多普勒冷却极限温度。冷^(87)Rb原子团低精细度光学谐振腔的弱反馈下,能够在6S_(1/2)和5P_(1/2)能级间建立粒子布居反转,最终实现线宽为亚赫兹量级、频率取决于量子跃迁频率的1323 nm主动光钟超辐射激光。该激光既可以作为窄线宽本振激光源,也可直接作为光学频率标准使用。

高精度原子稳频法拉第半导体激光器开发及应用

高精度稳频半导体激光器是开展前沿科学研究的基础仪器,是国家安全装备系统的核心器件,广泛运用于北斗导航、时频通信、量子精密测量等领域,对国家经济发展和安全建设意义重大.我国高精度半导体激光器产业链基础薄弱,95%以上依赖进口.中美科技对抗导致高端激光器被封锁禁运.为此,亟需创新发展具有我国自主知识产权的稳频半导体激光器,打破国外垄断,满足前沿科学探索和国家安全装备的迫切需求.