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
在各向同性激光冷却原子实验中,光场分布是影响冷原子分布的重要因素,可以利用真空腔的结构和激光的注入方式的不同来调控腔内的冷原子分布。本文提出了一种扁平形漫反射腔体结构,并对冷却光的不同注入方式和不同尺寸的腔体结构形成的光场分布进行了仿真。仿真结果表明,与自由空间光入射相比,激光由光纤入射能够获得更均匀的准二维分布的光场,因此可以通过调节光纤的入射角度及光纤参数,实现对光场均匀度的优化。此外,随着腔体边长的等比放大,腔内光功率密度呈负指数幂衰减。扁平形漫反射腔形状接近二维,在准二维分布的光场和特殊的扁平形腔体结构的作用下,能够获得呈准二维分布的冷原子,在量子传感及量子精密测量领域具有重要的应用前景。
光场仿真 漫反射 准二维光场 各向同性激光冷却
上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
实验搭建了重复频率可调的全保偏掺镱光纤激光器,可输出重复频率在5~20 MHz内可调的皮秒脉冲光。采用掺杂氧化镁的周期性极化铌酸锂(PPMgLN)晶体进行倍频研究,并对比了输出光谱、脉宽和温度相位匹配曲线,在20、10、5 MHz的重复频率下,最大转换效率分别为39.2%、35.3%、31.0%,输出功率分别为744、600、496 mW。测试了倍频光的稳定性,4 h内倍频光的相对抖动低至0.74%。该光源具有输出光束质量高、稳定性好等优点,为高效获得重复频率可调的绿色皮秒脉冲光提供了一种方案。
光纤激光器 倍频 全保偏 周期性极化铌酸锂 重复频率可调 光学学报
2023, 43(19): 1936002
1 上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093
2 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
基于未来卫星间激光干涉任务的需求,介绍了一种基于迈克耳孙光纤干涉仪稳频的1064 nm激光稳频系统,该系统采用全光纤器件,结构紧凑、体积小、可靠性强。通过拍频测试,得到该系统的频率噪声在30 mHz~1 Hz范围内小于30 Hz/Hz1/2,频率稳定度在积分时间为1 s和1000 s时分别为1.2×10-14和3×10-13。该系统的性能满足LISA任务对稳频激光的需求,有望应用于未来的空间引力波探测任务。
激光光学 稳频 光纤干涉仪 频率噪声 光学学报
2023, 43(19): 1914001
1 华南理工大学微电子学院,广东 广州 511442
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610207
为进一步增强加密或存储器件的实用性与安全性,设计并实现了一种多通道偏振复用的相变全息超表面,通过在多通道全息超表面设计中引入相变介质,实现了动态的可擦除功能。当耦合相变介质层处于非晶态时,所构造的编码超表面可以产生两个独立成像的全息通道。当相变介质变为晶态时,决定相位调控的交叉偏振被关闭,对应的相位编码“被擦除”。
全息 超表面全息 相变介质 双通道复用全息 几何相位 中国激光
2023, 50(18): 1813016
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 中国科学院大学材料科学与光电子技术学院,北京 100049
深度冷却是超冷原子制备过程的关键步骤,是探寻极低温度的关键技术。详细阐述了一种用于87Rb原子深度冷却的集成化全光纤1064 nm激光系统的研制方案。激光器采用两级主振荡功率放大的方案,将单一种子源信号进行放大、分束和调控,输出4路具备独立控制的激光,作为制备超冷量子气体的交叉光阱的光源。经测试,激光器在功率、稳定性、噪声等各方面满足原子深度冷却的实验需求。在地面条件下进行的两级深度冷却预实验中,获得了10 nK以下的初步实验结果,这验证了激光器具备实现超冷原子深度冷却所需的全部功能。激光器集成了种子源、放大器和全功能光学平台的功能,其内部模块采用全光纤器件研制,具有集成化、数字化、高稳定、免调试、易维护等优点,经过简易改造能够应用于远程遥控和遥测的超冷原子项目中。
激光光学 激光囚禁 玻色-爱因斯坦凝聚体 光纤激光器 激光冷却
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 中国科学院大学材料科学与光电子技术学院,北京 100049
3 电子科技大学电子科学与工程学院,四川 成都 611731
4 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
射频蒸发冷却作为获取超冷原子简并量子气体的手段之一,对玻色-费米协同冷却的实现至关重要。为了在空间站上实现超冷量子简并气体,设计了一种特殊的射频天线。该天线被置于一个冷原子实验用真空腔内,与腔上集成的冷却、探测、光阱、磁阱、光晶格、Feshbach磁场等装置一同组成了通用型超冷原子物理实验系统,该实验系统满足载人航天工程在尺寸、重量、功耗、可靠性和电磁兼容性等方面的严格要求。利用有限元仿真方法对天线进行设计和评估,并在地面实验平台上对其各项性能指标进行测试和实验验证。结果表明,本设计除了能够降低90%的射频功率需求外,还能维持科学腔的超高真空水平,并具备良好的电磁兼容性,符合载人航天工程的要求。
量子光学 玻色-爱因斯坦凝聚体 射频诱导蒸发冷却 微波 Zeeman效应