一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现方法及系统，本发明专利技术的实现系统，包括：主激光器、从激光器、电光调制器；所述主激光器输出的激光功率通过电光调制器进行调制；所述经过调制的激光功率作为种子光注入锁定到从激光器中；所述从激光器输出激光功率，并将所述从激光器输出的激光功率经放大器放大，得到相位锁定的拉曼激光。本发明专利技术使用光纤EOM和注入锁定结合的方式，利用EOM调制对主激光部分功率进行移频6.834GHz，移频后仅需0.7mW功率作为种子光注入到另一台作为从激光器的外腔半导体激光器中，即可实现可用于

A realization method and system of injection locked Raman laser based on electro-optic modulation

【技术实现步骤摘要】
一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现方法及系统
本专利技术涉及原子干涉
，尤其涉及一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现方法及系统。
技术介绍
自脉冲式原子干涉仪于1991年被实现以来，原子干涉仪在基础物理研究和精密测量领域获得了广泛的应用。在基础物理理论方面，原子干涉仪可以用于等效原理的验证；在精密测量领域，原子干涉仪被普遍地应用于重力加速度和重力梯度的测量，陀螺仪，牛顿引力常量和精细结构常数的确定。在拉曼型喷泉式原子干涉仪测量重力加速度中，通常采用π/2-π-π/2的具有高相干性的拉曼激光脉冲序列对原子波包实现相干操纵，得到原子分布的干涉条纹，从中解析出相位差，进而获得重力加速度。由此可以看出，拉曼激光的相位噪声对干涉条纹的相位以及重力加速度值会有极大的影响。研究拉曼激光的相位噪声变化规律对进一步从实验方案和操作上减小因为拉曼激光附加噪声带来的影响，对于测量重力加速度毫无疑问具有重要意义。实验上常见的用于制备有相位相干性的光束方案有光学注入锁定(OpticalInjectionLocking,OIL)，光学锁相环路(OpticalPhase-LockedLoop，OPLL)，声光调制(Acoustic-OpticModulation，AOM)和电光调制(Electro-OpticModulation，EOM)等方法。OPLL方法制备拉曼激光的思路是将尚未锁相的两台激光器拍频信号与标准参考信号作鉴相对比，得到误差信号后反馈回两台激光器中的任意一个，则两台激光器的频差信号相位得到稳定。此方法的效果很大程度上依赖于锁相电路的性能和电学参数，系统复杂，需要较高的电路要求，有较大的技术难度，并且稳定度不易保证。目前国内有研究基于锁相环的激光陀螺抖动机构谐振频率跟踪技术,给出了锁相环频率跟踪精度、同步范围等性能指标与抖动控制参数的一般关系。AOM移频的方式通过采用标准微波信号直接调制激光束，使其产生两个频差稳定的边带，制造两束频差稳定，高相干度的拉曼激光。但是一旦拉曼激光频率改变，会显著影响AOM衍射效率，造成拉曼激光的功率不稳定性，不利于原子干涉实验中的使用，但是有学者将AOM声光移频器应用至光锁相环路中实现锁相环路快速精密调谐，并且着重分析驱动器功率变化以及移频过程中频率变化对插入损耗的影响。EOM方法和AOM类似，利用电光调制器产生边带获得特定频差的两束光，但是不仅功率会在调制过程中大量损失，还会带来次级边带，在与原子相互作用时，引入的斯塔克频移会带来额外的相位噪声。OIL方法不需要冗繁的电学器件，只需主从两台激光器，模式匹配后主激光的一部分作为种子光注入从激光，待从激光输出频率，功率稳定，则可以实现两束激光的相位锁定，但是在原子干涉仪中，两束频差6.834GHz的激光通过此方法尚需配合其他条件共同使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现方法及系统，使用光纤EOM和注入锁定结合的方式，利用EOM调制对主激光部分功率进行移频6.834GHz，移频后仅需0.7mW功率作为种子光注入到另一台作为从激光器的外腔半导体激光器中，即可实现可用于87Rb原子干涉仪的拉曼激光。此法不仅克服了EOM输出功率损失较大不能直接用于干涉的困难，还有效地利用了从激光器的外腔选频功能，输出需要的-1级前对0级和更高级次的调制频率进行筛除，并实现了功率的初步放大。为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现系统，包括：主激光器、从激光器、电光调制器；所述主激光器输出的激光功率通过电光调制器进行调制；所述经过调制的激光功率作为种子光注入锁定到从激光器中；所述从激光器输出激光功率，并将所述从激光器输出的激光功率经放大器放大，得到相位锁定的拉曼激光。进一步的，所述主激光器还用于将输出的激光功率经过二向色性原子蒸气激光频率锁定稳频，经过放大器放大后与从激光器的激光功率通过合束得到拉曼激光对。进一步的，所述主激光器输出的激光功率通过电光调制器进行调制包括将所述激光功率的频率调制为6.834GHz，并选取功率为0.7mW的功率作为种子光。进一步的，所述经过调制的激光功率作为种子光注入锁定到从激光器中还包括对从激光器的激光频率进行实时监测。进一步的，所述主激光器是型号为DLPro的外腔半导体激光器，所述主激光器的工作波长范围为778.5nm-789.4nm。进一步的，所述从激光器采用Littrow结构的外腔半导体激光器，其中，光栅为1800线/mm，线宽300kHz。相应的，还提供一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现方法，包括步骤：S1.将主激光器输出的激光功率通过电光调制器进行调制；S2.将所述经过调制的激光功率作为种子光注入锁定到从激光器中；S3.所述从激光器输出激光功率，并将所述从激光器输出的激光功率经放大器放大，得到相位锁定的拉曼激光。进一步的，所述步骤S1具体包括将所述激光功率的频率调制为6.834GHz，并选取功率为0.7mW的功率作为种子光。进一步的，所述步骤S1具体为将所述激光功率的频率调制为6.834GHz，并选取功率为0.7mW的功率作为种子光。与现有技术相比，本专利技术通过EOM调制和注入锁定结合得到两束频差6.834GHz相位锁定的拉曼激光，系统中主激光通过EOM移频6.834GHz后输出作为种子光注入到从外腔半导体激光器，调节从激光器，实现输出频率为-1级的激光和初步放大。结果显示拉曼激光的拍频线宽不宽于3Hz，频率可调范围300MHz，主激光锁频下相位噪声在10Hz～100kHz低于-60dBc/Hz。附图说明图1是实施例一、二提供的拉曼激光系统和相噪测量实验原理图；图2是实施例一提供的频谱仪不同分辨率和测量范围下的拉曼激光拍频信号；图3是实施例二提供的主激光频率锁定下的注入锁定拉曼激光相位噪声。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现方法及系统。实施例一本实施例一提供一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现系统，包括：主激光器、从激光器、电光调制器。在喷泉式原子干涉重力仪中，利用拉曼激光脉冲相干地操纵87Rb原子的波包，从而实现频率差6.834682610GHz的基态精细能级5S1/2F＝1，5S1/2F＝2间的原子跃迁，达到干涉目的。本实施例基于电光调制EOM和注入锁定结合实现频率差6.834GHz锁相并且有一定调谐范围的拉曼激光，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现系统，其特征在于，包括：主激光器、从激光器、电光调制器；所述主激光器输出的激光功率通过电光调制器进行调制；所述经过调制的激光功率作为种子光注入锁定到从激光器中；所述从激光器输出激光功率，并将所述从激光器输出的激光功率经放大器放大，得到相位锁定的拉曼激光。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现系统，其特征在于，包括：主激光器、从激光器、电光调制器；所述主激光器输出的激光功率通过电光调制器进行调制；所述经过调制的激光功率作为种子光注入锁定到从激光器中；所述从激光器输出激光功率，并将所述从激光器输出的激光功率经放大器放大，得到相位锁定的拉曼激光。


2.根据权利要求1所述的一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现系统，其特征在于，所述主激光器还用于将输出的激光功率经过二向色性原子蒸气激光频率锁定稳频，经过放大器放大后与从激光器的激光功率通过合束得到拉曼激光对。


3.根据权利要求1所述的一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现系统，其特征在于，所述主激光器输出的激光功率通过电光调制器进行调制包括将所述激光功率的频率调制为6.834GHz，并选取功率为0.7mW的功率作为种子光。


4.根据权利要求3所述的一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现系统，其特征在于，所述经过调制的激光功率作为种子光注入锁定到从激光器中还包括对从激光器的激光频率进行实时监测。


5.根据权利要求1所述的一种基于电光调制的注入锁定拉曼激光的实现系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：章显，黄凯凯，陆璇辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33