[發明專利]基于聲光調制的8程移頻器

在審

• 申請號: 201810211969.1
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN108227247A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 何川;周林;王謹;詹明生
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數學研究所
• 主分類號: G02F1/11
• 分類號: G02F1/11
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

本發明公開了一種8程聲光移頻器，涉及激光聲光移頻技術領域。本發明包括單模保偏光纖、光纖耦合鏡、反射鏡、外直角反射鏡、二分之一波片、偏振分光棱鏡、法拉第旋光器、凸透鏡、四分之一波片、聲光調制器和射頻驅動源；通過上述器件的有機整合，可實現激光多次往返于聲光調制器并發生衍射，從而實現8程激光頻率移動。本發明實現了當前基于聲光調制移頻技術，在移頻范圍、衍射效率、出射最大功率、衍射隔離度等技術參數上，單個聲光調制器可達到的最優綜合性能。在成本遠低于同等移頻范圍聲光調制器件的情況下，本發明綜合性能遠遠優于其它產品，將大幅提高未來GHz量級高頻聲光調制技術的應用前景。

技術領域

本發明涉及激光的聲光移頻領域，尤其涉及一種基于聲光調制的8程移頻器。

背景技術

在冷原子物理研究領域，激光作為一種常用的工具已普遍為人們所運用；同時在以冷原子為媒介的精密測量物理實驗過程中，我們需要使用各種不同頻率的激光以實現不同的物理過程：例如，在基于冷和囚禁原子團，之后改變激光頻率移動光學黏膠，并利用雙光子拉曼躍遷技術使原子團發生干涉，最后通過探測光探測原子團在不同態上的布局數以提取相關數據等，參考文獻（Measurement of Local Gravity via a Cold AtomInterferometer，L. Zhou等, Chin. Phys. Lett. 第28卷, 013701頁，2011年），這些物理過程中，由于原子（如鋰、鈉、鉀、銣、銫等原子）譜線的特殊性，我們需要用到頻差相差GHz量級的激光。為了獲取這些不同頻率的激光，通常我們是相對于一個頻率鎖定的參考激光進行移頻，其主要有三種方式：電光調制方案、拍頻鎖相方案以及聲光調制方案。這三種方案各有優缺點，電光調制方案可產生GHz量級正負一階邊帶，并可以通過高階邊帶移頻覆蓋到10GHz量級，但其最大的問題是各級邊帶難以分開，導致進一步放大后的激光利用效率偏低，且多個激光分量共存時，容易在原子物理實驗中產生一些我們不愿意看到的附加影響，如在精密測量實驗中引入系統誤差，參考文獻（Microwave signal generation withoptical injection locking，Bouyer等，Optics letters，第21卷，1502-1504頁，1996年）。拍頻鎖相方案可以高效地實現移頻，無論在激光利用效率還是邊帶問題上性能都非常優異，但其實現每一個移頻都需要額外配備一個激光器、相應的微波信號源及其全套光學拍頻及電路鎖相系統，技術難度比較大，投入也較大，難以在大多數原子物理實驗中得到應用推廣。聲光調制方案可以實現很高的調制效率（90%以上），而且其邊帶與連帶之間的隔離度很高（往往在30dB以上），但這類型的聲光調制器基本工作在在100MH量級，很少有AOM能達到GHz量級，這使得聲光調制器在GHz量級的移頻應用受到很大限制。參考文獻（Double-pass acousto-optic modulator system，Donley, E. A.等，Review of ScientificInstruments，第6卷，063112頁，2005年）。