利用小型激光器搭建原子磁力计的实验探索

发布时间：2021-03-29 16:33

　　原子磁力计作为弱磁测量的理想方式,其小型化非常重要。本文搭建体积仅为2.9 cm×4.2 cm×4.2 cm的小型半导体激光器,激光器的最大光功率为117 mW,激光功率12 h慢漂0.6%,频率慢漂为每24 h 28 MHz。将其嵌入到原子磁力计系统中,用于减小原子磁力计的体积。实验测量结果表明,小型激光器的频率慢漂和功率慢漂对磁力计影响较小,在10～300 Hz范围内,磁场测量的灵敏度最高能达到■,满足高灵敏度磁场测量的需求。我们的工作为微型磁力计实用化提供了参考。 

【文章来源】：量子光学学报. 2020,26(03)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

原子磁力计。图(a)为原子磁力计的原理图;图(b)为磁力计的实验装置图。CL:聚焦透镜,

激光管的频率是通过温度来调节的,用温度控制器控制激光管的温度,通过改变温度控制器的温度实现精确调谐激光器输出光场频率。该激光器的出射光波长随温度的变化关系如图2(b)所示。当温度从21℃～29℃变化时,激光波长变化范围为794.7 nm～795.2 nm呈线性关系,其斜率为0.059 nm/℃,激光频率变化范围为377.5 THz～377.3 THz。实验中所用温度控制器在24 h内温度漂移小于0.001℃,对应激光频率在24 h漂移约为28 MHz。在精密测量实验中,对激光器的噪声有非常高的要求,因原子磁力计是采用平衡探测装置来测量光场偏振的信息,进而推测磁场信息。所以用平衡探测装置测量激光噪声,用电子频谱分析仪测量频率范围在0到10 MHz的噪声谱。测量的光场功率范围为0到4 mW,激光噪声谱如图3所示。频率范围为0到10 MHz时,激光噪声随频率变化不大。

在精密测量实验中,对激光器的噪声有非常高的要求,因原子磁力计是采用平衡探测装置来测量光场偏振的信息,进而推测磁场信息。所以用平衡探测装置测量激光噪声,用电子频谱分析仪测量频率范围在0到10 MHz的噪声谱。测量的光场功率范围为0到4 mW,激光噪声谱如图3所示。频率范围为0到10 MHz时,激光噪声随频率变化不大。2)原子磁力计性能参数

【参考文献】：
期刊论文
[1]小型化可调谐外腔面发射绿光激光器[J]. 邱小浪,陈雪花,朱仁江,张鹏,郭于鹤洋,宋晏蓉.  中国激光. 2019(04)
[2]高功率激光装备小型化轻量化技术[J]. 安海霞,邓坤,闭治跃.  中国光学. 2017(03)
[3]国外军用大功率半导体激光器的发展现状[J]. 李明月,何君.  半导体技术. 2015(05)
[4]TEC的高精度半导体激光器温控设计[J]. 李江澜,石云波,赵鹏飞,高文宏,陈海洋,杜彬彬.  红外与激光工程. 2014(06)
[5]半导体激光器的历史状况及应用[J]. 石飞飞.  科技传播. 2010(14)
[6]半导体激光器模组的设计[J]. 周曹,乔川,沈婷婷,胡金州,徐文,陈引平.  红外. 2009(01)
[7]半导体激光器的发展及其应用[J]. 王路威.  成都大学学报(自然科学版). 2003(03)
[8]大功率激光器的小型化研究[J]. 陈名松.  广西物理. 2001(01)
[9]实用小型激光器产品研制[J]. 周志虎.  激光与红外. 2000(03)
[10]医用激光器走向小型化[J]. 颜严.  激光与光电子学进展. 2000(06)



本文编号：3107838