1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室，湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学，北京 100049
超稳激光是精密测量领域的关键工具，其频率稳定度很大程度上取决于频率锁定稳定度。笔者理论研究了干涉效应对锁频误差信号的影响，并通过实验研究了降低干涉效应的方法，以提高激光的频率锁定稳定度。经过优化后，锁频系统的锁定稳定度相对于参考腔线宽达到了。在参考腔线宽为21 kHz（精细度为7.5万）的情况下，将1.5 μm激光的频率稳定度锁定到水平，接近10 cm参考腔的热噪声极限。本文所提降低干涉效应的方法是研制稳定度高达水平的超稳激光器的重要参考。
激光器 激光稳定 Pound‒Drever‒Hall稳频 干涉效应 超稳腔 超稳激光
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Quantum Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
4 Shanghai Key Laboratory of Solid-State Laser and Application, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
We demonstrate an all-fiber-based photonic microwave generation with frequency instability. The system consists of an ultra-stable laser by optical fiber delay line, an all-fiber-based “figure-of-nine” optical frequency comb, a high signal-to-noise ratio photonic detection unit, and a microwave frequency synthesizer. The whole optical links are made from optical fiber and optical fiber components, which renders the whole system compactness, reliability, and robustness with respect to environmental influences. Frequency instabilities of at 100 s for 6.834 GHz signal and at 100 s for 9.192 GHz signal were achieved.
ultra-stable laser optical frequency comb photonic microwave generation Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021406
光子学报
2021, 50(11): 1114001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院量子光学重点实验室, 上海 201800
光晶格钟需要高稳定度的超稳激光, 而超稳激光的频率稳定性受限于超稳腔的热噪声和温度涨落, 因此, 降低超稳腔的温度涨落对于超稳激光的频率噪声达到热噪声极限具有重要意义。分别从时域和频域上分析了达到热噪声极限对超稳腔温度稳定性的要求, 设计了超稳腔控温系统, 其包括一层被动隔热、两层主动控温的超稳腔真空系统和主动控温装置; 找到了超稳腔的零膨胀工作温度; 测量了真空隔热系统的温度传递时间常数(3.6 d); 监测了真空腔内主动控温层11 d的温度涨落(<1 mK)。通过实验测量和理论分析, 在频域和时域上分别计算得到了超稳腔的温度波动, 确定了千秒内的温度涨落引起的频率噪声均在热噪声极限以下。利用磁光阱产生的199Hg冷原子的钟频跃迁光谱测得超稳腔的长期温度漂移为4.2 kHz/d, 符合Hg原子光晶格钟的要求。
激光光学 超稳激光 温度稳定 钟频跃迁 长期漂移
1 中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
2 中国计量科学研究院时间频率计量研究所, 北京 100029
3 清华大学精密仪器系, 北京 100084
搭建了一套光纤相位噪声抑制系统。通过环外自拍频, 得到噪声本底的秒级频率稳定度为6.8×10-18, 2000 s平均时间后达到2.3×10-19。利用该系统可实现窄线宽激光频率在1.6 km实际光纤链路中的传输, 传输后环外自拍频信号的秒级频率稳定度可达1.2×10-17。基于连接两个实验室的808 m实际光纤链路, 将此系统应用于1.5 μm超稳激光的比对, 通过拍频测量得到激光线宽为(0.54±0.15) Hz, 秒级频率稳定度为1.2×10-15。
激光光学 光纤相位噪声抑制 超稳激光 频率稳定度 窄线宽
