面向空间引力波探测的激光强度噪声评估系统

空间引力波探测的波源特征面向更大特征质量和尺度的引力波源信息,与地基引力波探测、原初引力波探测、脉冲星引力波探测等形成互补探测方案.空间引力波探测基于长距离激光干涉装置,主要探测0.1 mHz—1 Hz频段范围内的引力波信号,由于空间引力波探测装置的灵敏度直接受到激光光源噪声的影响,为满足空间引力波探测的要求,就需要对极低频段激光强度噪声进行评估与表征.本文基于低噪声光电探测、高精度数字万用表操控以及对数频率轴功率谱密度估计算法编程,构建极低频段激光强度噪声测试评估系统.实验结果表明,在0.1 mHz—1 Hz频段高精度万用表的电子学噪声低于5×10^(-5)V/Hz^(1/2),探测器电子学噪声低于4×10^(-5)V/Hz^(1/2),高精度万用表及探测器的电子学噪声均低于我国空间引力波探测计划中对激光光源强度噪声的要求.本文中构建的0.1 mHz—1 Hz频段激光强度噪声评估系统满足了我国空间引力波探测计划对激光强度噪声评估的需求,为空间引力波探测中激光光源噪声评估及噪声抑制奠定了重要基础.

单原子光镊的激光强度起伏对原子俘获寿命的影响及改善

使用单束强聚焦的基模高斯光束可以构建光镊装载原子。虽然光镊一般选择远离原子共振跃迁线的激光,但是光镊的强度起伏仍然会导致原子逃逸,这样原子在光镊中的俘获寿命问题就变得至关重要。本实验以声光频移器(AOM)为主要元件,并施加外部反馈控制电路抑制937.7 nm波长光镊频域上的强度噪声以及时域上的功率起伏,降低光镊对原子的参量加热,从而有效延长原子在光镊中的俘获寿命。典型的频域噪声抑制带宽17 kHz,噪声强度抑制10 dB,时域内激光强度起伏可以从峰峰值起伏±1.350%抑制到±0.036%,有效地降低了光镊的强度起伏。实验结果表明我们可以将937.7 nm波长光镊中单个铯原子俘获寿命从200 ms延长至1 180 ms.为后续原子内态的制备、激发等操作提供充足的时间,保证原子处于俘获状态,提高了实验成功率,缩短了实验时长。

通信波段半导体分布反馈激光器

半导体分布反馈(DFB)激光器以其卓越的光谱特性、调制特性以及低成本、可量产优势已经成为光纤通信、空间光通信中的重要光源,并将在5G、数据中心、激光雷达以及微波光子学等应用中发挥不可替代的作用。针对通信波段半导体DFB激光器的不同应用需求及特征展开综述,分别就直接调制DFB激光器、大功率DFB激光器以及低噪声(窄线宽及低相对强度噪声)DFB激光器的设计原理、优化方法及进展进行了整理、评述与展望。

Intensity Noise Suppression of an FP Laser by External Injection Locking

The optimal intensity noise suppression of a Fabry-Perot （FP） laser is experimentally acquired by relatively strong external optical injection locking technology. The maximum suppression is up to 9dB around the relaxation oscillation peak of the free running FP laser. We demonstrate how the injection light power and detuning frequency influence the intensity noise suppression effects. Additionally, the relationship between the optimal suppression range and the stable locking range is experimentally studied：both ranges enlarge as the injection light power increases, but the stable locking range permits larger detuning frequency at identical injection light power.