对于输出频率易受环境干扰的光栅外腔反馈半导体激光器,在利用光栅和电流两通道反馈并进行动态特性优化后,基于原子偏振光谱的无调制稳频系统可极大地抑制低频随机干扰引起的激光频率波动,并使闭环谐振频率扩展到155 kHz。 此时稳频系统可将特征频率在120 Hz处的激光器频率干扰,抑制到开环时的1/13570。利用偏振光谱,还可以测量原子跃迁线中心频率附近小范围内激光频率的起伏,获得激光器对不同频率声致振动激励的声音响应特性,并可对比研究激光器隔音机壳的隔音效果。实验表明,隔音机壳对于不同频率的声音激励,隔音效果可从12.8下降到0.14。这可为机械结构和隔音系统的设计提供实验依据,并可促进声音精密测量的发展。

外腔谐振倍频是获得397.5 nm 紫外激光的重要方法。搭建了基于周期极化的磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体的半整体谐振腔，对经半导体锥型放大器放大的795 nm 单频连续激光进行谐振倍频。在203 mW 的795 nm 基频光输入条件下，实现了60.4 mW 的397.5 nm 连续单频紫外激光输出，倍频转化效率为30%；在基频光功率约87.5 mW 时，得到最大的倍频效率约为34.6%。倍频紫外光光束质量因子M2优于1.21，光束质量良好，30 min内典型的倍频光功率均方根起伏小于1.9%。该倍频器结构紧凑，具有很好的机械稳定性，可实现紫外激光的稳定输出，可用于产生对应铷原子跃迁线的压缩、纠缠态光场，在量子光学和精密测量等领域发挥重要作用。

通过探测在连续调谐抽运光作用下的气室对频率确定的探测光的吸收，可获得光抽运光谱，探测光和抽运光同时耦合不同的超精细跃迁时可形成光抽运光谱的峰值，此时两个光场有确定的稳定性依赖于原子能级的频率差。利用光抽运光谱并结合锁频环路，完成了参考频率为原子超精细分裂的连续半导体激光器间的偏频锁定。通过选择不同的超精细能级，两个激光器输出激光的频率偏移可以锁定在数百兆赫兹的激发态超精细能级间隔或约9 GHz的基态能级间隔附近。

介绍了四光束三维近共振光学晶格的方案,在铯原子磁光阱和光学粘团的基础上搭建了近共振光学晶格的光路,实现了光学晶格中冷原子的装载.利用短程飞行时间吸收法测量了近共振光学晶格中冷原子的温度,通过改变晶格的光强和失谐等条件,对近共振光学晶格中铯原子的亚多普勒冷却的参数依赖关系作了实验研究,并与光学粘团作了比较.

将激光器锁定到合适的参考频率上，可以有效改善激光器的频率稳定性。对于共焦法布里-珀罗(CFP)腔，沿腔轴的光路与同腔轴有一小夹角的光路对应的光程不同，因此二者对应的腔共振透射峰的频率之间会发生相对频移。这一特性可用来产生以共焦法布里-珀罗腔作为频率标准稳定激光频率的类色散型鉴频曲线，而不需要对激光频率或者共焦法布里-珀罗腔长进行调制扰动，也无需采用相敏探测。实验中实现了自制的852 nm光栅反馈半导体激光器相对于共焦法布里-珀罗腔的无调制频率锁定，由闭环锁定后的误差信号分析，30 s内典型的频率起伏小于340 kHz，较相同时间段内激光器自由运转时的频率起伏(约10 MHz)有了显著的改善。还通过调节入射到共焦法布里-珀罗腔两光束之间的夹角来改变频移量，对不同频率间隔下的类色散型鉴频曲线的斜率以及对激光器锁频后的频率稳定性作了比较。

采用左旋和右旋圆偏振光分别作为探测光和耦合光,作用于铯原子62S1/2F=3-62P3/2F′=2简并二能级系统,借助探测光的吸收光谱观察到了由简并二能级中Λ型塞曼子能级结构导致的电磁诱导透明(EIT)现象。同时研究了不同耦合光的强度和失谐对电磁诱导透明的影响。由于在多普勒展宽背景下圆偏振光对塞曼子能级间的光抽运,从而不同塞曼子能级上布居出现明显的差异,电磁诱导透明的作用程度有所不同。而且对于在扫描探测光频率时由于存在速度选择机制使探测光通过铯气室后的吸收谱线发生的畸变作了定性分析。

将激光器锁定到合适的参考频率标准上,可以有效地改善激光器的频率稳定性。采用两个声光调制器(AOM),使铯原子D2线饱和吸收光谱分别发生Ω±Δ绝对频移;通过改变射频压控振荡器(RF VCO)的Vf端口直流电压调节相对频移间隔Δ,当相对频率间隔选择合适时两信号相减得到了类色散型鉴频曲线。实验中实现了852 nm光栅外腔半导体激光器相对于铯原子D2线6S1/2 F=4??6P3/2 F′=5超精细跃迁线(中心频率ν0)的无调制偏频锁定(锁定后中心频率ν0＋Ω,偏频量为Ω)。由闭环锁定后的误差信号估计,50 s内典型的频率起伏小于±270 kHz,较相同时间段内激光器自由运转时的频率起伏14 MHz有显著的改善。该方法可避免对激光器直接进行频率调制的常规饱和吸收锁频方案所引入的额外频率噪声和强度噪声。

对于铯原子62S1/2(F=4)-62P3/2(F′=5)简并二能级系统,在一束较强的耦合光作用下,借助于弱探测光的吸收光谱观察到了电磁诱导吸收现象(EIA);同时在F=4-F′=3及F=4-F′=4跃迁频率附近观测到了V型三能级结构中的电磁诱导透明(EIT)。实验中还研究了耦合光场的强度和失谐对电磁诱导吸收的影响。对该系统中Zeeman子能级间的光抽运作用以及多个简并的二能级系统间相干作用的分析表明

对最近实验室合成的分子材料4,4＇ 二甲氨基二苯乙烯的双光子吸收特性在从头计算的基础上进行了理论研究。理论模型是建立在密度泛函理论的基础上的。利用含时的密度泛函理论来计算分子的非线性光学性质,而溶剂效应则通过自洽响应场方法的极化连续模型来模拟。计算结果表明,三态模型可以很好地给出该分子在低激发态范围内的双光子吸收截面。随着溶剂极性的增加,单光子波长红移,双光子吸收截面增加。双光子吸收截面的大小和实验给出的结果符合得较好。

在杂化密度泛函理论的水平上研究了硝基苯氨(para-nitroaniline-pNA)分子的几何结构,并采用含时密度泛函理论(Time Dependent Density Functional Theory-TDDFT)研究了pNA分子的非线性光学性质.利用两态模型计算了pNA分子的一阶非线性光学超极化率βz,并讨论了基矢效应和βz的色散关系.研究结果表明,对于该类分子,利用6-31++G*基函数组可以得到收敛的结果.对于处于汽相的pNA分子,计算得到的结果和最近的实验结果符合得很好.对于在较低的频率范围内,两态模型给出的βz的色散关系和实验结果符合得较好;在较高的频率范围内,还应考虑其它态的贡献.