光钟在时间保持、精密测量、暗物质探测等方面有广泛的应用。可搬运光钟研制是光钟的重要方向,它是不同类型光钟比对以及引力红移测量的重要设备。研制用于冷原子制备的可搬运冷却光源是实现可搬运光钟研制的关键。本文主要介绍了可搬运锶光钟二级冷却光源的研制。首先,通过Pound-Drever-Hall稳频技术将半导体激光器锁定在超稳腔上,实现了用于锶光钟二级冷却的689 nm窄线宽稳频光源,其线宽优于 263 Hz,频率秒稳定度优于1.56×10-14。另外,利用注入锁定技术制备了两台同等性能的光源,分别用作二级冷却阶段的俘获光和匀化光。整个光学系统集成在一个0.56m2的光学面包板,通过光纤与真空系统耦合,整体可搬运。利用该稳频光源,实验上制备了数目为2×106,温度为5.3K的二级冷却原子团,这为下一步进行光晶格原子装载和钟跃迁谱探测奠定了基础。

在稳频激光的光纤传输中，光纤本身引入的相位噪声影响到激光频率的稳定性，造成激光光谱的展宽。介绍了光纤相位噪声的测量及如何通过反馈控制在光纤远端消除这一噪声。建立了消除光纤相位噪声的实验系统，测量了一段30 m裸光纤引入的相位噪声，并采用反馈控制在光纤的远端消除这一噪声，将光纤造成的1 kHz谱线展宽减小到1 Hz以下。还分析了将相位检测中解调出来的噪声电压转换成相位噪声的问题。

介绍了一种新的双纵模激光稳频技术:基于激光频率与纵模频率间隔的对应关系,通过精密锁相控制技术将两相邻纵模的拍频频率锁定在射频频率标准上,以控制激光谐振腔腔长,实现锁定激光频率的目的。理论分析表明,激光频率稳定度与两相邻纵模拍频频率的稳定度相同;实验上以射频频率标准为参考,精密锁定了He-Ne激光两相邻纵模的拍频频率及激光频率,且对采用该技术稳频的两套He-Ne激光系统进行了比对。实验结果表明,激光频率的稳定度为5×10-10(1 s积分时间),5×10-11(100 s积分时间)。

在Cs原子法拉第反常色散滤光器(FADOF)光反馈半导体稳频激光器的基础上,引入以微处理器为核心的数字补偿控制技术,对稳频半导体激光器的工作实行智能化控制,大大提高了原子稳频半导体激光器的稳定性、可靠性和抗干扰能力,使之更具有实用价值.

采用480 MHz频率调制和光外差光谱检测技术,将半导体激光抽运Nd:YVO4微型激光器的频率锁定在碘分子532 nm波段多普勒加宽的吸收谱线上.分析伺服误差信号表明,采用该技术锁定微型Nd:YVO4激光频率,其稳定度可达到10-10(1 s积分时间).

以半导体激光器抽运微型Nd:YVO4倍频激光器为光源获得碘分子在532nm处的光外差调制转移光谱信号,并对获取最佳稳频信号的实验条件进行了讨论。

稳频He-Ne激光器的输出功率与谐振腔的损耗密切相关。本文对其中的布儒斯特角窗口带来的附加损耗进行了定量的分析，指出布儒斯特窗片封接引起的各向异性损耗是主要的腔内损耗来源。在实践上采用具有独特优点的锢封接技术，大大提高了布儒斯特窗片的封接质量，从而减小了腔的损耗，提高了稳频He-Ne激光器的输出功率。比如，腔长为110 mm的633 nm稳频He-Ne激光器的输出功率达到2.5～3.0 mW。

研制成横向磁场中全内腔单模1.52μmHe—Ne激光器.提出了一种在锁定情况下,激光频率沿最佳S曲线连续调谐的方法.采用这种方法,激光频率在较宽范围内调谐,均达到较高频率稳定性.适于作单模光纤通讯的相干光源.