作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第十一研究所,北京 100015
针对共振荧光测风雷达的探测需求,设计和研制了种子注入的Nd∶YAG电光调Q单频1 116 nm脉冲激光器,采用带偏置电压反馈的扫描-触发谐振探测技术,建立了1 116 nm单纵模振荡,并对中心频率稳定性进行分析。最终实现输出1 116 nm激光单脉冲能量6.48 mJ,重复频率60 Hz,输出线宽为33.2 MHZ,脉冲宽度为75.7 ns。通过波长计测量输出光波长,波长稳定在1 116.297 9 nm附近。利用外差拍频,测定120 min中心频率稳定性(均方根)为818.3 kHz。该激光器输出光通过三倍频可变换至372 nm,作为铁共振荧光多普勒测风激光雷达的发射光源,频率抖动量对应的风速测量误差小于1 m/s。
固体激光器 单频激光器 种子注入 频率稳定性 多普勒雷达 Solid state laser Single-frequency laser Seed injection Frequency stability Doppler radar 
光子学报
2024, 53(1): 0114002
孟一鸣 1,2,3项静峰 1徐斌 1李彪 1[ ... ]吕德胜 1,*
作者单位
摘要
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 laser two-photon transition laser frequency stabilization optical alignment frequency stability 
中国激光
2023, 50(23): 2301013
李乘 1,2吴德成 1,3刘爽 4邓迁 1,3[ ... ]王英俭 1,3
作者单位
摘要
1 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,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230026
4 华北光电技术研究所,北京 100015
种子注入的372 nm稳频Nd: YAG激光器作为铁共振荧光多普勒激光雷达的激光光源,其性能将直接影响大气温度和径向风速的测量精度,属于研制难度较大但极其重要的关键技术。文中对激光光源的频率稳定性进行了仿真分析和实验研究。利用蒙特卡洛方法,仿真了振荡级输出1116 nm脉冲光的频率稳定性(均方根)应小于1 MHz;对改进型Ramp-Fire种子注入技术进行了详细介绍,并在振荡级光路中采用了该技术;通过激光拍频实验,测量得出1116 nm脉冲光在10 min内的频率稳定性的均方根为543.24 kHz,其结果满足指标要求,可将频率抖动和频率漂移引起的系统误差减少至0.51 K和0.61 m/s。文中所做工作为铁共振荧光多普勒激光雷达实现大气温度和径向风速的高精度测量提供了必要保障。
铁共振荧光多普勒激光雷达 频率稳定性 蒙特卡洛方法 种子注入技术 激光拍频 iron resonant fluorescence Doppler lidar frequency stability Monte Carlo method injection-seeded technique beat frequency 
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230025
亓航航 1,2杨博文 1,2赵浩杰 1,2肖玲 1[ ... ]成华东 1,*
作者单位
摘要
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 laser and laser optics modulation transfer spectroscopy laser frequency stabilization external cavity diode laser integrating sphere cold atom clock frequency stability 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514008
Yafeng Huang 1,2Di Hu 1Meifeng Ye 1,2Yating Wang 1,2[ ... ]Tang Li 1,**
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Space Laser Engineering, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
We demonstrate an ultrastable miniaturized transportable laser system at 1550 nm by locking it to an optical fiber delay line (FDL). To achieve optimized long-term frequency stability, the FDL was placed into a vacuum chamber with a five-layer thermal shield, and a delicate two-stage active temperature stabilization, an optical power stabilization, and an RF power stabilization were applied in the system. A fractional frequency stability of better than 3.2×10-15 at 1 s averaging time and 1.1×10-14 at 1000 s averaging time was achieved, which is the best long-term frequency stability of an all-fiber-based ultrastable laser observed to date.
fiber delay line frequency stability ultrastable laser 
Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031404
容驷驹 1,2,3陈新度 2孙敬华 1,*梅领亮 2[ ... ]练彬 3
作者单位
摘要
1 东莞理工学院 电子工程与智能化学院,广东 东莞 523808
2 广东工业大学 机电工程学院,广东 广州 510006
3 东莞市三航军民融合创新研究院,广东 东莞 523808
双光梳系统在高精度绝对距离测量、三维成像以及光谱测量等领域有着其独特的优势和广阔的发展前景。文中提出一种基于锁相环原理的异步锁定技术,可以对双光梳系统中的重复频率差进行精密锁定。实验中,采用了重复频率约为155.711 MHz和155.714 MHz的双光梳系统,通过反馈控制压电陶瓷(PZT)驱动电压从而控制激光器谐振腔腔长来实现重复频率差的锁定,并利用频率计数器采集锁定后双光梳重复频率差的数据,使用Allan方差和标准差作为频率稳定度的评价指标。最终在1 s的平均时间内,得到重复频率差的Allan偏差为1.8×10−13,抖动标准差为40.689 μHz。结果表明,该技术可以对双光梳系统的重复频率差进行灵活调整,并具有锁定精度高、抗扰能力强等优点。
双光梳 重复频率差锁定 异步锁定技术 锁相环 频率稳定度 dual-comb repetition rate difference locking asynchronous locking technique phase-locked loop frequency stability 
红外与激光工程
2022, 51(11): 20220108
作者单位
摘要
北京真空电子技术研究所 微波电真空器件国家级重点实验室,北京 100015
提出了一种使用斜光诱导荧光光谱进行激光稳频的方法,该荧光光谱是通过铯原子束与斜入射激光相互作用产生,具有结构简单、可靠性高的优点。斜光诱导荧光光谱的中心峰的半高宽是可调谐的,在不同入射角度下,分别得到了半高宽为16.3 MHz,18.7 MHz,21.7 MHz,24.4 MHz及26.9 MHz的谱线,这些比单峰荧光光谱(实际测量值为42.5 MHz)的半高宽更加窄。当使用中心峰为24.4 MHz的双峰荧光光谱进行激光稳频时,激光频率波动的峰峰值被限制在70 kHz以内,频率稳定度为2.7×10-11 @ 1s,1.2×10-11 @ 10 s,4.0×10-12 @ 100 s,1.4×10-12 @ 1 000 s,优于使用单峰荧光光谱进行激光稳频时的频率稳定度,3.9×10-11 @ 1 s,1.4×10-11 @ 10 s,4.7×10-12 @ 100 s,3.4×10-12 @ 1 000 s。该方法有利于提高小型光抽运铯束频标的性能及可靠性。
激光稳频 双峰荧光光谱 多普勒效应 频率稳定度 光抽运铯束频标 Laser frequency stabilization Two-peak fluorescence spectroscopy Doppler effect Frequency stability Optically pumped Cs beam frequency standard 
光子学报
2022, 51(6): 0614003
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Key Laboratory of Information Technology, Ministry of Industry and Information Technology, Beijing 100081, China
A single-frequency 1645 nm pulsed laser with frequency stability close to 100 kHz was demonstrated. The laser oscillator is injection-seeded by a single-frequency narrow linewidth Er:Y3Al5O12 (Er:YAG) nonplanar ring oscillator and frequency stabilized by the modified Pound–Drever–Hall method. The pulse repetition rate can be set from 100 to 500 Hz with the frequency stability from 82.72 kHz to 134.44 kHz and pulse energy from 9.84 mJ to 19.55 mJ. To our knowledge, this is the best frequency stability of a single-frequency pulsed laser with injection-seeding.
single-frequency pulse high-frequency stability injection-seeding 
Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 041402
喻晓 1,2吕梦洁 1,3张旭 1,2贾爱爱 1,2[ ... ]杨俊 1,2
作者单位
摘要
1 国防科技大学智能科学学院,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学量子信息学科交叉中心,湖南 长沙 410073
3 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 622150
4 火箭军工程大学,陕西 西安 710025
1560 nm窄线宽激光器作为光学C波段的重要波长成分,在光纤传感和激光雷达等领域有着广泛的应用,实现该波段的激光稳频对光谱学和精密测量具有重要意义。本文采用1560 nm窄线宽光纤激光器作为种子光源,倍频至780 nm波段后,利用调制转移光谱(MTS)将倍频光锁定在铷原子(85Rb)D2线的3-4交叉峰上;并研究探测光和泵浦光功率比、调制解调信号的频率和幅值来优化MTS信号,最终同时实现1560 nm光纤激光器的频率锁定及780 nm的稳频输出。激光器稳频后与低噪声精密锁定的光学频率梳进行拍频,通过频率计测量拍频信号并进行Allan方差分析,积分时间为10 s时,相对频率稳定度为1.4×10-11
激光器 光纤光学 光纤激光器 调制转移光谱 铷原子 频率锁定 频率稳定度 lasers fiber optics fiber laser modulation transfer spectrum atom Rb frequency locking frequency stability 
中国激光
2022, 49(3): 0301002
肖玉华 1,**罗梦迪 2王兆英 2,*陈江 1[ ... ]刘志栋 1
作者单位
摘要
1 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室, 甘肃 兰州 730000
2 浙江大学物理学系光学研究所, 浙江 杭州 310027
为研究半导体激光器锁频系统的环境适应性,所采用的锁频方案是基于饱和吸收光谱的调制解调技术。分析了三种典型的锁频光路方案:消多普勒锁频(DFL)光路,原子气室端面反射锁频(CRL)光路以及反射镜增反锁频(MRL)光路。这三种方案均采用锁定调节模块进行光放大,通过调制解调技术将激光器锁定在饱和吸收峰上。在锁频基础上,利用声光调制器产生激光冷却原子实验中冷却光所需的激光频率。通过改变温度、振动频率和振动幅度等环境参数,测试了三种激光器锁频光路的频率稳定性,并讨论了每种方案的环境耐受性。实验结果表明,DFL方案的温度耐受性和抗振动干扰是最好的,CRL和MRL方案次之,说明DFL方案更适于复杂工作环境。然而,CRL和MRL方案可简化光路、缩小光路尺寸,便于激光单元的小型化和集成化。
激光器 外腔式半导体激光器 饱和吸收光谱 频率锁定 环境适应性 lasers external cavity diode laser saturation absorption spectrum frequency-stability environment-adaptability 
中国激光
2021, 48(23): 2301002

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