[發(fā)明專利]一種基于鎖模激光器增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷諧振的系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810449864.X
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN108493755B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙建業(yè);李燁;徐易朗;李兆隆;冷鑒霄;朱峰;陸灝源;徐豪;汪佳歆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/11
• 分類號(hào): H01S3/11;H01S3/109;H01S3/117;H01S3/16;H01S3/04
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 黃鳳茹

本發(fā)明公布了一種基于鎖模光增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷諧振的系統(tǒng)，包括鎖模激光器、倍頻晶體、濾光片、聲光調(diào)制器、開關(guān)、磁光阱、單光子探測(cè)器、激光冷卻模塊、數(shù)字控制模塊、誘導(dǎo)激光，各模塊均為集成化處理電路，系統(tǒng)的鎖模光工作波段位于光通信所在波段，該系統(tǒng)可以為光通信提供硬件基礎(chǔ)，推動(dòng)光通信的應(yīng)用。本發(fā)明模塊化清晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良、使用方便、體積小、成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信中鎖模激光器技術(shù)，具體為一種基于鎖模激光器增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷諧振的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的光通信設(shè)備通常使用基于一定波長(zhǎng)的光纖進(jìn)行光傳輸，功耗較低。摻鉺光纖鎖模激光器滿足這種波長(zhǎng)要求，基于鎖模激光器增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷諧振的系統(tǒng)可以作為現(xiàn)代光通信技術(shù)的通信基礎(chǔ)，并有成為新一代光通信技術(shù)的通信標(biāo)準(zhǔn)的潛力。鎖模激光器提供的多種穩(wěn)定相干光源也被廣泛認(rèn)為是光通信技術(shù)的頻率標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)代光通信技術(shù)存在著環(huán)境噪聲高、放大器相位噪聲高，難以增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷諧振，難以確定光通信頻率標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題。目前尚未出現(xiàn)采用基于鎖模激光器的用于增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷諧振的光通信系統(tǒng)。同時(shí)鎖模光與連續(xù)光相比，鎖模激光器每個(gè)梳的線寬更窄，可能達(dá)到千赫，甚至具有特定穩(wěn)定的亞赫茲頻率，相對(duì)穩(wěn)定且更加精確，同時(shí)通信時(shí)所附帶的噪聲較小。可以提高通信效能，其可以提供最純凈的微波頻率源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于鎖模激光器增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷諧振的系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的環(huán)境噪聲、放大器相位噪聲、增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷諧振、確定光通信頻率標(biāo)準(zhǔn)等一系列問(wèn)題，且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、性能優(yōu)良。

本發(fā)明的工作原理是：在光通信設(shè)備領(lǐng)域，鎖模激光器通過(guò)鎖模光可以體現(xiàn)出線寬和頻率特性，易于進(jìn)行光通信，可以用于輔助制定光通信頻率標(biāo)準(zhǔn)，可以保證光通信應(yīng)用的可靠性。此外，鎖模激光器的鎖模光其具有一定等間隔頻率周期性特性，在通信中具備了眾多的通信信道，這也代表了在此基礎(chǔ)上進(jìn)行光通信的可行性。鎖模光的通信信道數(shù)量較多帶來(lái)了較寬的通信頻段，光通信設(shè)備可以利用超寬頻段進(jìn)行高速率通信。利用鎖模激光器設(shè)定通信標(biāo)準(zhǔn)也可以滿足信息的有效傳遞。同時(shí)鎖模光結(jié)合誘導(dǎo)激光可以通過(guò)一系列作用在磁光阱中增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷。一系列作用包括：采用誘導(dǎo)激光作為激發(fā)的來(lái)源；采用了捕獲和冷卻的方法來(lái)降低原子速度和縮小原子共振線寬，其中捕獲與冷卻是由于在磁光阱中，若銣原子溫度過(guò)高，則原子會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移，使得測(cè)量不精確，而若在測(cè)量時(shí)，激光冷卻器依然處于打開狀態(tài)，其內(nèi)部的反亥姆霍茲線圈會(huì)導(dǎo)致銣原子發(fā)生塞曼分裂使得原子能級(jí)的原子躍遷譜變寬，也使得測(cè)量不精確。故本發(fā)明須采用捕獲與冷卻方法，具體步驟為先通過(guò)控制信號(hào)打開激光冷卻器，待銣原子冷卻到一定溫度后，斷開激光冷卻器，同時(shí)立刻控制聲光調(diào)制器完成單光子探測(cè)器的測(cè)量，再重新打開激光冷卻器，循環(huán)往復(fù)測(cè)量，從而使得參考線寬的限制或鎖定光學(xué)頻率梳的參考點(diǎn)更加準(zhǔn)確。

因此，本發(fā)明提出的基于鎖模激光器增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷諧振的系統(tǒng)，其可用于制定光通信頻率標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步完善光通信的硬件環(huán)境；同時(shí)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、性能優(yōu)良。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種基于鎖模激光器增強(qiáng)冷銣原子雙光子躍遷諧振的系統(tǒng)，包括鎖模激光器、倍頻晶體、濾光片、聲光調(diào)制器、開關(guān)、磁光阱、單光子探測(cè)器、激光冷卻模塊、數(shù)字控制模塊、誘導(dǎo)激光。所述鎖模激光器與倍頻晶體相連，所述倍頻晶體與濾光片相連、所述濾光片與聲光調(diào)制器相連、所述聲光調(diào)制器與磁光阱相連、所述磁光阱與單光子探測(cè)器相連、所述數(shù)字控制模塊與聲光調(diào)制器相連、所述數(shù)字控制模塊與開關(guān)相連、所述開關(guān)與激光冷卻模塊相連、所述激光冷卻模塊與磁光阱相連、所述誘導(dǎo)激光與磁光阱相連，所述數(shù)字控制模塊信號(hào)一路輸出到開關(guān)，另一路輸出到聲光調(diào)制器。

優(yōu)選的，所述開關(guān)為電開關(guān)。