新的挑战 /New challenges
经过超半个世纪的发展,激光技术取得了巨大突破,窄线宽和高功率激光器已广泛应用于精密加工检测和通信等领域。然而,量子科技的基础和应用研究都对激光器提出了更高的要求:超稳定的中心频率以及高线性度的频率扫描。这对当前的激光技术提出了新的挑战。
制约研究性能的关键点
当前的激光器往往具有中心频率漂移和扫频非线性等特点。
中心频率漂移
往往源于环境温度波动、机械振动及器件老化等。
扫频非线性
主要受限于激光器材料等导致的光频非线性响应特性。
这两类效应若未得到准确修正,将直接导致量子态操控误差、光谱分辨率退化、测量精度下降等问题,成为制约相关研究性能的关键瓶颈。
此前,利用原子光谱信号、光学超稳腔或波长计实现激光频率的实时监测,科研人员可以利用负反馈技术可以将中心频率的漂移抑制到MHz甚至Hz量级。
然而,以上方法通常难以实时矫正激光频率动态扫描中所面临的非线性误差。例如,光学超稳腔能提供准确的频率标记,其频率标记间隔(自由光谱程)通常达到GHz,难以适应精密原子光谱所需的MHz扫频误差矫正。最先进的激光波长计可以灵活实现扫频误差矫正,但是通常响应速度有限、体积庞大且成本高昂。
全光纤光学频率跟踪器
针对这些痛点,我们自主研制了全光纤光学频率跟踪器(OFT),为激光频率的实时跟踪、扫频非线性矫正提供了一套高性价比、高集成度的解决方案。
OFT在激光扫频过程中同步输出精细的频率标记信号,具有响应速度快、精度高以及开机即用等特点。
OFT的产品特色
全光纤设计:具有良好抗震性,便于与光纤激光、光纤网络等系统直接集成。
结构紧凑:物理尺寸仅130mm × 100mm × 42mm,可根据实验系统、光电系统结构需要定制。
中心波长可定制:支持 400–1700 nm,覆盖可见光至近红外。
频率标记间隔可定制:10 MHz – 1 GHz(可根据需求定制)。
应用案例
在铷原子780nm饱和吸收光谱的测量中使用OFT对激光扫频非线性进行矫正,修正前,由于激光扫频的非线性导致原始光谱偏离理论值4.9MHz。
而经OFT修正后的光谱与理论值仅相差0.004MHz,这使得光谱频率偏差从修正前2%降低至小于0.1%。
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