10 -16 稳频激光的研制及基于四波混频产生10 -18 稳频激光的理论探索

发布时间：2021-10-13 08:20

　　激光频率精密控制是精密光谱和精密测量的基石,激光频率的控制精度在很大程度上决定了精密光谱与测量的分辨率与精度。经过频率精密控制的激光,具有线宽窄、频率稳定度高的特点,它是新一代时间频率标准-原子光钟、高分辨率光谱、引力波探测、低噪声微波源和光学频率合成器等研究的关键部分。这些应用迫切需要频率稳定度更高、线宽更窄的激光。如将窄线宽激光的频率不稳定度从10^-15提高至10^-16,可将光钟的频率稳定度提高一个数量级,从而能使光钟实现10^-18精度的测量时间从10⁶秒（连续11天以上）减小至一天之内。对于精度更高的光钟和用于空间引力波探测的超长（大于10⁸米）激光干涉仪,还需要10^-17甚至10^-18频率不稳定度的窄线宽激光。为了这个研究目标,本论文在实验上实现了频率不稳定度为10^-16的稳频激光,并在理论上探索如何实现10^-18频率不稳定度的窄线宽激光。在实验上,为了突破参考腔的热噪声限制的激光频... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１常见的具有振动免疫特性的参考腔结构

图２．１?ＰＤＨ技术激光稳频原理示意图＾?Ｐ：格兰棱镜，ＥＯＭ：电光调制器，０１：??光隔离器．，ＰＢＳ：偏振分束棱镜，Ａ／２：?２分之；一波片，Ａ／４：四分之一被片，ＰＤ：??光电探测器，ＲＦ：?ＥＯＭ驱动信号源，Ｍｉｘｅｒ：混频器，ＬＰ?Ｆｉｌｔｅｒ：低通滤波器；??

?（Ｒｅ［Ｆ（ｃｏ）Ｆ＊（（ｊ〇?＋?０）?－?Ｆ＊（（ｊ〇）Ｆ（ｃｏ?－?ｎ）］ｃｏｓｃｐ?｜??Ｘ?（＋Ｉｍ［Ｆ（〇））Ｆ＊（ａ）?＋?０）?－?Ｆ＊（ｃｏ）Ｆ（ｃｏ?－?／２）］ｓｉｎ０ｊ＇??其中，０为解调相位。当沴＝?９０°时，可获得色散型的ＰＤＨ信号。图２．２（ａ）为??３０?ｃｍ?Ｆ－Ｐ参考腔系统中的ＰＤＨ鉴频曲线，图２．２（ｂ）中给出利用上述公式（２．５）所??绘出的ＰＤＨ信号＞＞?由于调制频率远大于光学参考腔的线宽，当激光与参考腔共??振时，边带全部反射回来，此时厂〇±／２）？－１，因此载波与两个边带的拍频大??小相同，方向相反，鉴频信号过零点。＿激光频率与腔的共振频率间有微小備差??时，两个边带在参考腔中的对称性将不一致，于是产生了或正或负的鉴频信号，??此信号送给伺服控制系统，通过控制激光器ＰＺＴ或者频率可控的执行元件（ＡＯＭ）??使得激光频率与腔的共振频率保持一致。??（ａ）?〇．３１?１（ｂ）?１?■?????０．２－??０．５??＞?〇．ｉ－?ｓ??泛－０．１－?友??ｓ?ｗ?－０．５??＜?－０．２－??＿Ｑ?＾?＿?１??．??，???－４０?－３０?－２０?－１０?０?１０?２０?３０?４０?５０?＇?－ｎ／（２ｎ）?０?ｎ／（２ｎ）??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ＭＨｚ）?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ??图２．２?ＰＤＨ鉴频信号。（ａ）?３０?ｃｍ?Ｆ－Ｐ参考腔系统的ＰＤＨ鉴频信号。（ｂ）利用公式??（２．５）绘出的ＰＤＨ信号

【参考文献】：
期刊论文
[1]An improved strontium lattice clock with 10-16 level laser frequency stabilization[J]. 李烨,林弋戈,王强,杨涛,孙震,臧二军,方占军.  Chinese Optics Letters. 2018(05)
[2]Optical frequency divider with division uncertainty at the 10-21 level[J]. Yuan Yao,Yanyi Jiang,Hongfu Yu,Zhiyi Bi,Longsheng Ma.  National Science Review. 2016(04)
[3]Coherence transfer from 1064 nm to 578 nm using an optically referenced frequency comb[J]. 方苏,蒋燕义,陈海琴,姚远,毕志毅,马龙生.  Chinese Physics B. 2015(07)



本文编号：3434295