基于1560 nm外腔式激光器的拉曼光鎖相技術*

王凱楠 程冰 周寅 陳佩軍 朱棟 翁堪興 王河林 彭樹萍 王肖隆 吳彬 林強

(浙江工業大學理學院, 浙江省量子精密測量重點實驗室, 杭州 310023)

拉曼光產生技術是量子精密測量領域的一個重要研究內容, 是冷原子重力儀、冷原子陀螺儀等量子慣性傳感器的關鍵技術.對于銣87原子, 需要兩束頻差6.834 GHz且相位穩定的780 nm激光來產生拉曼光.基于兩臺外腔式780 nm激光器, 并利用光學鎖相環技術可以產生拉曼光, 但系統復雜、環境適應性不強.基于內腔式1560 nm激光器, 通過倍頻和電光調制技術也可以產生拉曼光, 雖然系統簡單、環境適應性強, 但測量性能受邊帶效應影響.受限于內腔式激光器的線寬及反饋帶寬性能, 一般無法利用光學鎖相環方法來產生拉曼光.鑒于此, 本文基于兩臺新型外腔式1560 nm激光器和自制鎖相電路系統, 實現了一套低相噪的拉曼光系統, 相位噪聲功率譜在1—10 kHz頻段低至–95 dBc/Hz.通過與780 nm雙激光器及混合雙激光器鎖相性能進行比較, 發現該方案略具優勢.此外, 通過分段積分的方法分析了該鎖相性能對冷原子干涉儀相位噪聲的影響.本文實驗結果為研制小型化、外場適用的拉曼光系統提供了一種方案.

1 引 言

冷原子干涉儀自出現以來得到迅猛發展, 目前已經成為量子精密測量領域的一個重要工具.基于冷原子干涉儀可以精確測量基本物理常數[1]、驗證等效原理[2,3]、尋找暗能量[4,5]等; 此外, 冷原子干涉儀還可以應用于高精度重力加速度[6,7]、重力場梯……