中国科学院福建物质结构研究所中国科学院光电材料化学与物理重点实验室，福建 福州 350002
报道了一种高重复频率、宽波段连续可调谐的紫外/深紫外超短脉冲激光器，调谐范围为192~300 nm。该激光器采用可调谐的钛宝石锁模激光器作为基频光源，通过优化设计多级倍频/和频组合与非线性晶体角度，分三个波段进行频率上转换，分别产生了192~210 nm、210~250 nm、250~300 nm的深紫外/紫外激光，最终合成一路覆盖192~300 nm的连续可调谐超短脉冲激光，同时还获得了调谐范围为375~500 nm的紫外/可见光波段的激光输出。光束切换、晶体角度调节、群速补偿、光束指向稳定等过程的电控设计，使得激光器在整个调谐过程中可由程序控制，无需复杂的人工调节，具备了单台激光器的可操控性和实用性。
激光器 非线性激光变频 深紫外激光 超快激光 可调谐
1 中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心，新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院半导体研究所中国科学院半导体材料科学重点实验室，北京 100083
利用非线性光学晶体实现激光频率转换是拓展激光波长的有效手段之一，非线性光学晶体也成为全固态激光系统中的核心器件。硼酸盐由于其丰富的结构多样性和优异的光学性能，已成为开发可用于紫外激光输出的非线性光学晶体的重要体系。K3B6O10Br晶体具有短的紫外截止边（182 nm）、较大的非线性光学系数（d22为0.83 pm/V）、适中的双折射率（0.046@1064 nm），在激光二倍频、三倍频激光输出领域具有潜在应用。本文简要介绍了K3B6O10Br晶体生长及基本性能，对晶体倍频与和频实现可见/紫外激光及光参量啁啾脉冲放大方面的研究进展进行了总结，并对K3B6O10Br晶体未来发展及应用前景进行了简要分析。
非线性光学晶体 紫外激光 K3B6O10Br 激光频率转换 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0316002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室，上海 201800
3 中国科学院大学，北京 100049
铷87的双光子光谱具有高信噪比、无多普勒展宽、窄线宽等特点。构建了基于87Rb原子双光子跃迁的光学频率参考，分析测试了影响其短期稳定度的因素。利用778 nm外腔半导体激光器激发双光子跃迁产生420 nm荧光信号，通过荧光信号锁定激光器频率。探讨了谱线线宽、信噪比、功率、温度相关的谱线展宽、光频移、系统结构稳定性和调制宽度等对频移和稳定度的影响。采用螺栓锁紧结构固定光学元件，大幅改善了光学对准引起的稳频误差，通过直接调制激光器电流实现了秒级稳定度为1.5×10-12、500 s稳定度为2.88×10-13的光学频率参考。与其他基于饱和吸收的光学频率参考相比，构建的基于87Rb原子双光子跃迁的光学频率参考的稳定度提高了10~100倍。光学对准对于提高荧光探测信噪比和优化长期稳定度具有重要意义。验证了内调制实现双光子光学频率参考的可行性，并提出了进一步优化短期稳定度和长期稳定度可采用的技术方案。
激光器 双光子跃迁 激光稳频 光学对准 频率稳定度 中国激光
2023, 50(23): 2301013
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
通过调制转移光谱稳频的方式，将外腔半导体激光器频率锁定于87Rb原子D2线超精细跃迁52S1/2，F=2→52P3/2，F=3，使激光器线宽由自由运转的382.18 kHz压窄至稳频后的37.94 kHz。稳频后的窄线宽激光用于积分球冷原子钟的探测光，可以将激光频率噪声对原子钟短期稳定度的影响降低至5.6×10-14 τ-1/2。
激光器与激光光学 调制转移光谱 激光稳频 外腔半导体激光器 积分球冷原子钟 频率稳定度 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514008
1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院原子频标重点实验室，湖北 武汉 430074
2 中国科学院大学物理学院，北京 100049
要实现微型光学原子磁强计需要精确测定气室温度和实现高精度气室温控。提出了一种无温度传感器的气室温控方案。该方案首先探测激光输出功率，采用激光功率伺服控制激光器的注入电流以锁定光功率；然后探测原子吸收光谱，利用同步调制解调技术将其转变成激光频率鉴频信号，采用激光频率伺服控制激光器温度，将激光频率锁定在吸收谱线中心；最后利用原子吸收光谱中心信号幅度来测量气室温度，从而实现气室温控。采用本方案实现了气室温控，温控效果与采用热敏电阻测温所实现的气室温控效果相当，为实现微型光学原子磁强计气室温控提供了一种备选方案。
激光光学 微型光学原子磁强计 气室温控 原子吸收谱线 激光稳频 中国激光
2023, 50(13): 1301003
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
研制了一种具有频率调谐功能的 2 μm 波段分布 Bragg 反射 (DBR) 型单纵模光纤激光器。该激光器基于石英玻璃单模掺铥光纤和 793 nm 半导体激光器泵浦源, 其光电器件分离集成在 1U 机箱内。通过内置压电陶瓷 (PZT), 可实现对激光频率的快速调谐，调谐范围约 6 GHz; 通过 TEC 温度控制, 可实现对激光频率在 29 GHz 范围内无跳模调谐。单纵模激光输出功率为 18.2 mW, 输出激光信噪比大于 60 dB, 泵浦转换效率达 27%。 该激光器样机可望在高分辨光谱、量子信息以及非线性频率变换等领域发挥重要作用。
激光技术 光纤激光器 单纵模 激光频率调谐 laser techniques fiber laser single-longitudinal-mode laser frequency tuning
1 哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所，黑龙江 哈尔滨 150080
2 超精密仪器技术及智能化工信部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080
激光干涉位移测量技术因具有大量程、高分辨力、非接触式及可溯源性等特点，成为当前与下一代高端装备、超精密计量的基础性技术之一。在简要介绍国内外现有的各类亚纳米级激光干涉仪的基础上，重点从“精”“准”“快”方面综述了面向亚纳米、皮米级激光干涉位移测量技术的研究成果。首先，从激光干涉测量原理出发，分析了限制激光干涉仪中测量分辨力、速度等进一步提升的主要误差项及技术难点；其次，重点列举了近年来国内外在激光器高精度稳频、高精度干涉镜组、高速/高分辨力相位细分技术、环境补偿与控制等方面所取得的重大关键技术突破；最后，对下一代超精密激光干涉位移测量技术的发展趋势进行了总结与展望。
激光干涉仪 亚纳米与皮米测量 激光稳频 信号处理 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312016
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
提出了一种基于双驱动马赫-曾德尔调制器（DD-MZM）的激光测距技术。通过对DD-MZM的单路进行调制可产生测距用的类双频光源，DD-MZM中两路光的时间延迟差很小，可有效抑制两路光拍频信号的强度噪声。为了进一步抑制由温度变化造成的两路光的相位差噪声，通过实时反馈控制DD-MZM的直流输入端，补偿了两路的相位差。首先基于光场传输函数建立了测距理论模型，分析了相位反馈控制的机理；然后基于理论模型搭建了测距系统，采用降频法采样信号；最后利用相位法反演出距离值。结果显示，在动态控制相位差后，系统相位差的长期漂移抑制比可达11 dB，距离测量的稳定度达到0.4 μm。该方案有利于提高激光测距系统的稳定性和集成度。
测量 激光测距 双驱动马赫-曾德尔调制器 双频光 激光频率调制
Author Affiliations
Abstract
College of Electronic Science and Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
Based on the Rydberg cascade electromagnetically induced transparency, we propose a simultaneous dual-wavelength locking method for Rydberg atomic sensing at room temperature. The simplified frequency-locking configuration uses only one signal generator and one electro-optic modulator, realizing real-time feedback for both lasers. We studied the effect of the different probe and coupling laser powers on the error signal. In addition, the Allan variance and a 10 kHz amplitude-modulated signal are introduced to evaluate the performance of the laser frequency stabilization. In principle, the laser frequency stabilization method presented here can be extended to any cascade Rydberg atomic system.
Rydberg electromagnetically induced transparency laser frequency locking Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 021407
华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241
用583 nm半导体倍频激光器获得了碘分子R67（15-1）跃迁的超精细分量调制转移谱（MTS）。针对超冷铒原子实验中冷却光的频率稳定，利用Pound-Drever-Hall（PDH）稳频技术作为前级反馈将激光器稳定在法布里-珀罗腔，用碘分子MTS稳频作为后级反馈，以克服光学参考腔不可避免的长期漂移。稳频后4 h的监测结果表明，相比仅用PDH稳频的漂移量（205 kHz），双系统稳频时的最大频率起伏为±12 kHz，满足超冷铒原子实验系统长时间稳定运转的需求。本方案拓展了碘分子光谱在583 nm激光稳频的应用，也为激光冷却铕、铥等元素中冷却光的频率锁定提供了参考。
激光器 调制转移谱 激光稳频 碘分子 超冷原子 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2314001
