蒋源 1,2郑睿健 1,2续新科 1,2任隆样 1,2[ ... ]马维光 1,2,**
作者单位
摘要
1 山西大学 量子光学与光量子器件国家重点实验室 激光光谱研究所,太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心,太原 030006
为实现对危化品气体泄漏的实时、远距离、非接触性监测,提高监测效率和精度,研制了一种多组分气体激光遥测系统。基于波长调制光谱技术,利用STM32芯片结合自主设计的驱动电路对激光器进行控制,采用不同的调制频率分别提取甲烷、氨气、乙炔的二次谐波信号,实现混合气体的同步、实时、远距离遥测。采用光强调制幅度归一化的波长调制光谱技术使遥测结果免受回波激光对信号强度的影响。实验测量表明本系统对甲烷、氨气、乙炔的探测下限分别可以达到87 ppm·m、212 ppm·m、12 ppm·m,测量误差小于10%。测量不同距离下的遥测信号,遥测距离至少可达40 m。本系统为激光痕量气体检测研究与应用提供了一种多气体、实时、同步、高灵敏度、远距离、性能稳定的遥测解决方案,能够广泛应用于矿山灾害气体监测预警,危化品场站和运输管网等场合的气体泄漏监测预警。
光谱学 痕量气体检测 多组分气体 可调谐半导体激光吸收光谱 波长调制光谱技术 气体遥测 Spectroscopy Trace gas detection Multi-component gas Tunable diode laser absorption spectroscopy Wavelength modulation spectroscopy Gas remote sensing 
光子学报
2023, 52(3): 0352114
王硕 1,2蒋源 1,2崔帅威 1,2苏殿强 1,2[ ... ]赵延霆 1,2,*
作者单位
摘要
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
3 国家电网重庆市电力公司电力科学研究院,重庆 404100
展示一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)的微型化纳米光纤甲烷传感器。在比尔-朗伯定律的基础上,选择1.6 μm附近的甲烷吸收线,对分布式反馈半导体激光器(DFB-DL)进行波长调制,使用锁相放大器解调出二次谐波信号,建立一套完整的基于纳米光纤的TDLAS系统。使用该系统测量室温下不同入射功率和不同压强对二次谐波信号的影响,同时获得了该系统的压力展宽系数和压力频移系数,发现直径较小的纳米光纤可以对甲烷产生更强的吸收。所设计的纳米光纤传感器是一个在低功率条件下进行微量气体测量的有力工具,在气体种类分析和定量分析方面有着巨大的应用潜力。
激光光谱技术 可调谐半导体激光吸收光谱技术 分布式反馈半导体激光器 纳米光纤 
激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0628011
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
We report the experimental realization of dark state atoms trapping in a nanofiber optical lattice. By applying the magic-wavelength trapping potentials of cesium atoms, the AC Stark shifts are strongly suppressed. The dark magneto-optical trap efficiently transfers the cold atoms from bright (6S1/2, F = 4) into dark state (6S1/2, F = 3) for hyperfine energy levels of cesium atoms. The observed transfer efficiency is as high as 98% via saturation measurement. The trapping lifetime of dark state atoms trapped by a nanofiber optical lattice is also investigated, which is the key element for realizing optical storage. This work contributes to the manipulation of atomic electric dipole spin waves and quantum information storage for fiber networks.
nanofiber atomic trapping optical lattice dark state 
Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 020201
彭文鑫 1,*李松浓 1郑可 1宫廷 2,3[ ... ]张淮清 4
作者单位
摘要
1 国网重庆市电力公司电力科学研究院 重庆 404100
2 山西大学激光光谱研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
3 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
4 重庆大学电气工程学院, 重庆 400044
我们实验上展示了利用室温Rb原子蒸汽池中的电磁诱导透明光谱实现里德堡跃迁激光无调制频率锁定方法。在Rb原子[EQUATION], [EQUATION], [EQUATION]组成的级联三能级系统中, 耦合激光工作于原子从中间态[EQUATION]和里德堡态[EQUATION]跃迁, 探测激光工作于耦合基态[EQUATION]到中间态[EQUATION]的跃迁。通过扫描耦合光的频率并测量探测光的光强变化实现EIT信号的监测。我们对探测光进行频率调制, 通过解调EIT光谱获得误差信号, 并将误差信号经由PID控制电路反馈至激光器进而实现耦合激光频率的锁定。利用这种方法实现了耦合激光的无调制锁频, 激光锁定后的残余频率起伏约为1 MHz。这种锁定方法对实现里德堡态原子的高效制备具有重要意义。
里德堡原子 电磁诱导透明 无调制锁频 Rydberg atoms electromagnetically induced transparency modulation-free laser frequency stabilization 
量子光学学报
2021, 27(3): 246
宫廷 1,2姬中华 1,2李中豪 1,2杜佳琪 1,2[ ... ]贾锁堂 1,2
作者单位
摘要
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 太原 030006
本文33Σ+1以为中间激发态, 通过扫描光缔合光的频率得到了33Σ+1的不同振动态光谱。研究发现利用短程光缔合制备的超冷基态85Rb133mCs分子产率在33Σ+1(v=3)处较其他振动态更大, 33Σ+1(v=3)转动常数较邻近的振动态有明显变化且与23Π0-(v=14)的能量接近, 这些特征显示了这两个振动态的共振耦合特性。优化光缔合光的功率和光电离光的能量后, 我们得到X1Σ+(v=0)最低振动态超冷85Rb133Cs分子的产率为1.5×104/s。在考虑了分子波函数的宇称和跃迁选择定则后, 我们发现33Σ+1(v=3,J=1)存在单步自发辐射制备超冷基态85Rb133Cs分子的通道, 采用该通道可实现原子-分子相干转移直接制备超冷基态分子。
共振耦合 单步自发辐射 光缔合 光电离 resonant coupling single pass spontaneously decay photoassociation photoionization 
量子光学学报
2021, 27(1): 62
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 College of Physics and Electronics Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
We report the observation of ultralow-power absorption saturation in a tapered optical fiber (TOF) mounted in a hot cesium (Cs) vapor in a vacuum chamber. The small optical mode area of TOF produces a great influence on optical properties, allowing optical interactions with nanowatt-level power. The comparison of transmission characteristics for the TOF system and free-space vapor is investigated at different input power and atomic density. The unique performance of the Cs-TOF system makes it a promising candidate in resonant nonlinear optical applications with ultralow power.
190.4360 Nonlinear optics, devices 300.6210 Spectroscopy, atomic 
Chinese Optics Letters
2019, 17(3): 031901
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
We present a simple, robust, space-adjustable dark magneto-optical trap (MOT) for the efficient production of heteronuclear molecules. Double-mixed beams made up of repumping beams and depumping beams propagate in nearly opposite directions in the dark MOT. This optical arrangement can easily adjust the spatial positions of two clouds by changing the power ratio of the two repumping beams, and ensure a good overlap, which is very necessary for the production of heteronuclear molecules. The imaging of cold atoms by camera and the collision-induced loss rate obtained by recording the loading curve of the cold atoms show that we obtain a perfect overlap of atom clouds. The number of RbCs molecules with the double-mixed beams is improved by 70%, which is higher than the one with the single-mixed beam.
020.3320 Laser cooling 020.7010 Laser trapping 300.6360 Spectroscopy, laser 300.6390 Spectroscopy, molecular 
Chinese Optics Letters
2015, 13(11): 110201
作者单位
摘要
量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学激光光谱研究所, 山西 太原030006
通过激光冷却技术在磁光阱中俘获原子数约107, 温度约200 μK, 直径约400 μm的超冷铯原子, 利用超冷铯原子光缔合方法制备了激发态的超冷铯分子。 实验研究了光缔合光不同扫描速率对铯分子振转光谱分辨率的影响, 发现光缔合光扫描速率较慢时, 铯分子振转光谱分辨率较高。 通过高灵敏的雪崩光电探测器探测冷原子荧光, 获得了超冷铯分子第一激发态6S1/2+6P3/2离解限0-g长程态高分辨振转光谱。 为了实现受控拉曼光缔合制备超冷基态分子, 光缔合激光频率需要锁定在原子-分子共振跃迁线, 对超冷原子光缔合光谱进行了超低频波长调制, 通过改变调制幅度和调制频率获得最优化的一阶微分信号, 将该信号反馈回激光器, 实现闭合环路稳频, 满足了受控拉曼光缔合制备振转能级可控的基态分子的实验要求, 该工作对研究受限空间中的超冷原子分子具有很重要的意义。
超冷原子 光缔合 超低频调制 振转光谱 Ultracold atoms Photoassociation Ultralow frequency modulation Vib-rotational spectrum 
光谱学与光谱分析
2014, 34(12): 3201
作者单位
摘要
山西大学 物理电子工程学院量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006
利用饱和吸收的方法得到了铯分子在780 nm附近X1Σ+g→B1Πu能级跃迁吸收带的一段饱和吸收谱,利用铷87Rb原子饱和吸收谱的5S1/2(F=2)→5P3/2(F′=2)的跃迁线为标准确定这一段饱和吸收谱的位置。实验中对其中的5条吸收峰进行了仔细观测,利用其中的一条饱和吸收峰“R5”对780 nm半导体激光器进行了稳频。测得稳频后的激光在800 s内频率的漂移小于1.5 MHz,从而提供了一种利用铯分子饱和吸收峰对780 nm半导体激光器进行稳频的新方法。此激光可以用于制备超冷基态铯分子,同时也可作为光通信波段1560 nm处的倍频参考光。
激光光学 稳频 饱和吸收光谱 铯分子 半导体激光器 
中国激光
2010, 37(5): 1182
作者单位
摘要
山西大学物理电子工程学院,量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
偏振光谱技术是一种高灵敏度和高分辨的光谱技术。提出一种基于可调平衡探测偏振光谱的实验方法,研究了不同偏振面下偏振光谱线型的变化趋势,观测到光谱线型随偏振片旋转产生的翻转现象。通过结合偏振理论与平衡探测理论,对线型翻转现象进行了解释,理论与实验符合得很好。同时,研究了色散型谱线峰峰值与抽运光强之间的依赖关系,发现在抽运探测光强比约为100时谱线强度出现饱和现象,为利用偏振光谱进行激光器频率稳定时选择参数提供了理论依据。
偏振光谱 平衡探测 可调技术 铯原子 
光学学报
2009, 29(9): 2601

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