光梳主动滤波放大实现锶原子光钟二级冷却光源

提出一种结合注入锁定技术的主动滤波放大方法,将光梳直接注入锁定至光栅外腔半导体激光器,产生窄线宽激光光源,该光源可以用于锶原子光钟二级冷却.实验中,将中心波长为689 nm,带宽为10 nm的光梳种子光源注入689 nm光栅式外腔半导体激光器,通过半导体增益光谱与半导体光栅外腔,从飞秒光梳的多个纵模梳齿中挑选出一个纵模模式来进行增益放大,再通过模式竞争,实现单纵模连续光输出;同时,光梳的重复频率锁定在线宽为赫兹量级的698 nm超稳激光光源上,因此,注入锁定后输出的窄线宽激光也继承了超稳激光光源的光谱特性.利用得到的输出功率为12 mW的689 nm窄线宽激光光源实现了88Sr原子光钟的二级冷却过程,最终获得温度为3μK,原子数约为5×10~6的冷原子团.该方法可拓展至原子光钟其他光源的获得,从而实现原子光钟的集成化和小型化.

精密光学教学中基于超稳腔实现窄线宽性能的方法

基于半导体激光器,使用零膨胀系数材料制成超稳腔来实现窄线宽激光输出。激光二级管与光栅构成Littrow外腔,一级衍射后,小部分输出光用来锁定超稳腔,实现了激光的线宽压窄,大部分输出光注入到锥形放大器中,实现光功率放大。最终获得波长为1064nm、输出功率为290mW、线宽为10kHz的激光输出。该技术可应用于原子、分子精密光谱领域。

自注入锁定外腔超窄线宽半导体激光

小尺寸低功耗的超窄线宽半导体激光是相干通信、光纤传感等领域的核心器件。采用品质因子Q>10^(8)且腔长为7 mm的法布里-珀罗光腔,设计并封装了波长为1550 nm的环形结构的小型自注入锁频激光样机,采用基于100 km光纤的自延时外差方法,测得3 dB线宽约为200 Hz,洛伦兹拟合线宽约为20 Hz。未来可通过提高Q值,改进封装,进一步压窄激光线宽,提供比光纤窄线宽激光性能更加优异的小型窄线宽激光产品。