1.5μm光纤通信波段乙炔稳频激光技术研究进展

1.5μm乙炔饱和吸收谱线是国际计量委员会(CIPM)正式推荐的光纤通信波段复现‘米’定义的频率参考标准。乙炔稳频激光依据稳频方法可分为线性吸收和饱和吸收两大类,饱和吸收相比线性吸收,能够消除乙炔分子的多普勒效应,获得线宽更窄、频率稳定度和复现性更高的稳频激光,1 s频率稳定度能够达到10-13量级,波长漂移为10^(-12)量级。利用^(13)C_(2)H_(2)(ν1+ν3)P(16)谱线,研发的微型气室有望实现稳频激光的全光纤链路传播,为高度集成化、抗干扰能力强的稳频激光源提供了新的发展方向。高性能的1.5μm近红外稳频激光直接为密集波分复用系统、精密光纤传感等多个领域提供波长参考源,结合飞秒激光频率梳技术可进一步完善光纤通信中激光波长量值传递溯源体系,提升激近红外波段光波长的测量能力,为光纤波段的精密测量提供量值保障。

采用三稳频激光源实现绝对长度测量

合成波长法利用多个波长构建数值足够大的合成波长,从而可实现绝对测量.然而实际应用中要找到波长值合适且波长稳定性足够高的多个波长难度很大.本文研究了一种长度绝对测量光路,采用三个高精度稳频波长构建合成波长链,建立合成波长链测量公式及其级间过渡条件,搭建相移干涉光路测量各单一波长的干涉级次小数值,最后实现绝对长度的高精度测量.对零膨胀微晶玻璃样品进行了长度测量实验,实验结果及误差分析表明长度测量不确定度约为3nm.所提方法对样品的初测精度要求较低,而测量范围仅受干涉光路的长度限制.

可调谐CO_2激光边带相干光源的稳频激光系统的研制

本文介绍用于可调谐 CO_2激光边带相干光源的稳频激光系统。该系统由具有腔内低气压 CO_2气体吸收室的稳频激光器和另一台偏置频率锁定激光器所组成,输出激光频率可锁在9～11μm 波段每条激光支线的中心,并且单支线输出功率大于5W的多于30条;最强线功率达15W;频率稳定度优于1×10^(-9)(10s 取样);复现性优于1×10^(-8):10min 内功率漂移小于1%.

高精度高测速双纵模热稳频激光干涉仪研究

现代机械工业的发展使得数控机床和三坐标测量机等的运行速度已经达到1000mm/s,而目前商用外差干涉仪的测量速度不能满足这一要求。为此该文采用长度为206mm、频差约728MHz的普通全内腔He-Ne热稳频激光器为光源,外加带有高频振荡器形成的交流信号进行脉冲计数的信号处理电路,构成高精度高速双纵模热稳频激光干涉仪。通过实验对干涉仪的测量速度和精度进行了验证,其精度达到0.1μm/800mm。实验证明,该干涉仪可以对速度为1000mm/s的运动物体进行位移和速度测量。

633nm He-Ne碘稳频激光波长的国际比对

１９９７年７月，在北京中国计量科学研究院进行了由国际计量局组织的碘稳频６３３ｎｍ Ｈｅ－Ｎｅ 激光波长基准的多边国际比对，进行了频率稳定度、频差及相应的压力位移、功率位移和调制位移测量实验。测量工作以ＢＩＰＭＰ３激光器为参考，最后给出以ＢＩＰＭ４激光器为基准的最终测量结果。

用调制转移光谱技术研制微型全固体稳频激光器

报道采用自行研制的半导体激光泵浦微片Ｎｄ∶ＹＶＯ４晶体,经驻波腔内ＫＴＰ晶体倍频获得５３２ｎｍ激光输出的全固体单频可调谐微型激光器．采用光外差调制转移光谱技术获得超高信噪比碘分子跃迁超精细结构光谱,并实现频率稳定度优于１０－１２(１秒积分时间)的激光频率高精度绝对锁定．

高分辨率激光光谱、稳频激光与米定义

高分辨率激光光谱、稳频激光与米定义赵克功（中国计量科学研究院，北京１０００１３）在提高光谱分辨率的过程中，消除功率加宽、压力加宽、渡越加宽、一级和二级多普勒加宽等，始终是光谱学研究的重要课题。高分辨率激光光谱学（△ｖ）的主要方法是饱和吸收、偏振光谱、...

基于双纵模热稳频激光源的6D激光测量系统

针对目前数控设备无法实现高速及多参数同时测量的问题,以双纵模热稳频激光源为基础,自主研发了高速6D激光测量系统,不仅允许测速高(可达1.3m/s以上),而且解决了现有5D/6D激光干涉仪未能有效解决的高精度测量滚转角的问题,具有很好的推广应用价值。

A10绝对重力仪稳频激光器对重力测量结果的影响

简要介绍ML-1型稳频激光器的红、蓝光工作模式,对其单光、双光测量结果进行实验,并与FG5X型绝对重力仪的观测结果进行对比。结果表明,ML-1型激光器红、蓝光工作模式可有效减小稳频激光器温度及时间的漂移对绝对重力观测的影响,红蓝分离值的大小表征了激光器漂移的程度,若红蓝分离值较大,表明稳频激光器存在较大漂移,需进行标定校准。

计量院研究稳频激光三十年

激光诞生于1960年,由于它具有优异的物理特性:单色性好、能量大,方向性好,一开始就引起了各行各业科学家和专家们的重视,对激光理论和应用技术进行深入的研究。各国物理学家和计量专家也立即协手开展激光作为长度标准的研究。我国在这方面起步较早,原国家科委计量局于1963年就提出了激光用于计量的研究设想,组织科研人员出国考察、学习,1964年中国计量科学研究院成立了研究激光的第二光学研究室,确定了研究激光稳频和稳频激光在长度计量中的应用为主攻方向。在当时的局、院。

亚赫兹线宽稳频激光技术

激光已广泛应用于精密光谱与精密测量中,激光的频率稳定度与光谱纯度决定了测量的精度与光谱的分辨率,因此不断提高激光频率的稳定度和减小激光线宽是精密光谱和精密测量研究领域永远追求的目标。文章介绍了亚赫兹线宽稳频激光的原理与一些关键技术,并展望了未来发展趋势。

偏频锁定0．633μm碘吸收稳频激光

为了满足大尺寸精密干涉测量对干涉信号的信噪比要求，我们研制了偏频锁定氦氖０．６３３μｍ碘吸收稳频激光器，该系统激光的频率不稳定度为５．５×１０－１２（τ＝１０ｓ），系统的频率再现性为４×１０－１１，可连续锁定６个小时以上，无调制输出功率大于０．８ｍＷ。

利用微机控制的横向塞曼稳频激光器

一、前言 关于横向塞曼激光器的稳频方法右各种方案。其中采用风扇冷却的方法结构简单，响应快，驱动功率小，因而在国外首先被商品化。但缺点是因采用了风因扇这一机械转动部件，导致寿命较短，且由于有微小的振动及激光管与外界空气直接接触，

基于C8051F020单片机的塞曼稳频激光器控制系统的设计

介绍了C8051F020单片机的主要性能特点及其在塞曼稳频激光器控制系统中的应用。利用单片机A/D,D/A输出功能以及PID算法来实现塞曼激光器的稳频。给出了该控制系统的硬件结构和软件结构。

中科院测地所完成稳频激光器波长及稳定性检测平台搭建

2017—03—16～03—17中科院测地所委托中国计量科学研究院搭建的一套适用于绝对重力仪稳频激光器波长及稳定性检测的平台完成。该平台通过被测稳频激光器与633nm碘分子稳频激光器进行拍频测试，实现被测稳频激光器的波长测量。如果进行长期的拍频测试，还能进一步测量稳频激光器的稳定性。该平台可为陆态网络绝对重力仪比对观测提供激光波长标定。

应用于光抽运铯原子钟的小型稳频激光器（英文）

设计了一种应用于光抽运铯原子钟的稳频激光器,用小型化的饱和吸收装置对激光进行稳频,用于产生饱和吸收谱的泵浦光的偏振方向与检测光的偏振方向相互垂直,通过调节激光的偏振方向增大铯原子的跃迁几率.相对于一般简化的饱和吸收装置,小型化的饱和吸收装置产生的用于锁频的参考信号的幅度更大.当激光频率被锁定在铯原子的6S_(1/2),F=4→6P_(3/2),F=5能级跃迁线上时,对激光器的稳定度进行了测量,百秒稳定度为1.88×10^(-11).该稳频激光器的体积较小,有利于光抽运铯原子钟的小型化和工程化应用.

基于声光调制器的光学锁相环He-Ne激光稳频方法研究

报道了一种基于声光调制器与光学锁相环相结合的高稳定度激光稳频方法,用于提高热稳频He-Ne激光器的频率稳定度和准确度。为了克服全内腔热稳频He-Ne激光精密调谐困难的缺点,发展了基于声光调制器两次移频的频率调谐光路,有效地消除声光调制器移频光束路径对衍射角θ的依赖。自行研制了具有高灵敏度与捕获带宽的光学锁相环系统,利用声光调制器的高频率响应特性实现热稳频He-Ne激光高速、准确的锁定。成功实现了热稳频He-Ne激光器偏频锁定至碘稳频HeNe激光器。实验结果表明,环路锁定后拍频频率波动在±0.2 Hz范围内,频率抖动的标准差为0.04。偏置频率为30 MHz时,系统在1 s和1000 s积分时间的相对阿伦方差分别为3.3×10^(-9)和1.4×10^(-12)。系统锁定后,压缩后的拍频线宽小于2 kHz。该研究表明,采用基于声光调制器与光学锁相环相结合的激光稳频方法可以实现亚赫兹级的激光频差控制,通过将热稳频He-Ne激光器偏频锁定至高稳定度的参考激光源可以显著提升其频率稳定度和准确度。

基于光谱增强技术实现对532 nm波长激光频率标定

碘稳频532 nm Nd:YAG激光器在复现长度单位“米(m)”、绝对重力测量、引力波探测、精密光谱学、长度计量等领域有着重要应用,对其进行频率测量和标定对于激光器的性能评价具有重要意义.本文采用自行研制的掺Er光纤光学频率梳作为光源,对其扩谱后的1μm波段进行光谱增强并结合倍频晶体将光学频率梳输出的1.5μm波段光脉冲扩展到532 nm波段.其中掺Er光纤光学频率梳输出功率20 mW,首先经过掺Er光纤放大器将功率提到370 mW,经过脉冲压缩后脉冲宽度为45.7 fs,此后经过高非线性光纤扩谱实现光谱覆盖至1μm,输出功率为180 mW.扩谱后的1μm波段激光经过掺Yb光纤放大器放大至601 mW,经过压缩后脉冲宽度为84.6 fs,压缩后功率为420 mW.采用MgO:PPLN晶体对压缩后激光进行倍频得到155 mW的532 nm激光,倍频效率为36%.利用该系统分别对碘稳频532 nm Nd:YAG激光器输出的基频光1064 nm和倍频光532 nm进行拍频,获得了优于40 dB信噪比的拍频信号,后续进行了超过10 h的连续测量,测量结果与国际推荐值保持一致.

消多普勒饱和吸收激光稳频教学实验平台

激光器是原子磁强计、原子陀螺仪等量子传感器的核心部件。量子传感器通过激光、磁场等与原子的相互作用,实现对相应物理量的高精度测量。激光频率优化及稳定是实现量子精密测量的关键技术。该文在理解原子能级跃迁、激光饱和吸收稳频原理基础上,搭建了消多普勒激光饱和吸收稳频教学实验平台,通过扫描铷原子的消多普勒饱和吸收光谱,将激光频率锁定在铷原子的D1线上,获得了频率高度稳定的激光输出。该平台能够使学生直接观测原子吸收与激光频率稳定的过程,有助于学生对激光与原子相互作用的深入理解以及实验动手能力的提升,为研究生和本科生的相关课程教学提供了有力支撑。

高稳频微弱激光量子源测量标定技术研究

激光雷达探测系统需求稳定的单光子源作为定标光源,通过输出波长及功率可量化溯源的微弱光量子信号,对探测系统的探测不确定度进行分析,并对接收与探测系统性能进行评估。针对这一需求设计并研制一种输出激光波长稳定、输出平均光子数从10^(11) s^(-1)量级至10~3 s^(-1)量级的可调谐高稳频微弱激光量子源,并开展了相关测量标定工作。输出的微弱信号光波长稳定在532.269 nm处,功率覆盖79.3 nW至0.34 fW,平均光子数覆盖10^(11) s^(-1)量级至10~3 s^(-1)量级,在10~5 s^(-1)量级的稳定度优于0.6%,能够满足激光雷达系统探测不确定度分析与性能评估等方面的应用需求。