【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于原子物理和量子光学领域，涉及一种激光分束、传输和频率功率控制方法，特别涉及一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法及装置。
技术介绍
1、随着原子冷却技术的深入发展，冷原子干涉物理技术逐步成为量子通信、精密测量等多领域的核心与关键。冷原子干涉物理实验过程主要包括冷原子囚禁、原子态制备、物质波干涉、布居数探测。并且实验中所需多束ms时间内可调谐的mhz量级的激光光束，要求激光系统输出激光的频率需通过锁定、调制等方式实现指定频率、线宽等。以冷原子绝对重力仪为例，激光频率调谐和功率控制尤为重要，超高精度即要求锁频稳定性优于10-9，拉曼激光具有超低相位噪声-100dbc/√hz等。
2、现有空间光路方案，不仅易受温度影响，而且对震动敏感，尤其整体尺寸庞大，较难集成；目前大多数采用单通光纤声光调制器，但由于开关隔离比低，经常需要附加额外开关装置进行光隔离，并且移频和调谐范围较小，不能实现任意频率的改变；使用两个光纤声光调制器串联方案，就会导致整体实验损耗大，额外的射频驱动造成浪费，同时需要使用光纤开关，存在偏振隔离比难以控制等问题。拉曼激光制备采用红失谐方式，拉曼激光与冷却激光频率差1ghz左右，装置复杂，激光功率损耗大。
技术实现思路
1、为解决目前冷原子实验所需激光光路装置复杂、体积大、难调节、易波动等缺点，同时满足激光频率大范围调谐以及功率高精度控制等需求，本专利技术的目的是提供一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法及装置，移频采用蓝失谐方式制备拉曼激光，使边
2、本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：
3、本专利技术公开的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法，包括如下步骤：
4、步骤一：主从激光器模块的主激光通过光纤eom移频后，-1级边带用调制转移光谱方法锁定到rb85原子d2线的f＝3至f’＝4共振信号峰上，此时0级信号，也即主激光输出相对于rb87原子d2线f＝1至f’＝2的共振跃迁频率蓝移δf2-δf1，即实现主激光的锁频。
5、步骤二：主从激光器模块的从激光利用光学锁相环方法将主激光锁定在参考信号源上。通过改变参考信号源频率使从激光频率产生变化，通过使用参考信号源跳频，即实现从激光的锁相。
6、步骤三：各移频光通过如下方法产生：
7、①主从激光器模块的从激光输出的光通过双通光纤声光调制光路模块移频-δf1后产生探测激光；
8、②主从激光器模块的主激光输出的光通过双通光纤声光调制光路移频δf1-δf2后产生再泵浦光激光。
9、③主从激光器模块的从激光输出的光通过双通光纤声光调制光路移频-δf1后产生冷却激光。
10、④主从激光器模块的主从激光合束后通过双通光纤声光调制光路移频δf2-δf1后产生拉曼激光。
11、主从激光器模块的主激光锁定在rb原子饱和吸收谱上，主激光输出激光频率不变，通过双通光纤声光调制光路模块移频后输出再泵浦激光和拉曼激光；主从激光器模块的从激光的输出光通过与主激光进行拍频，光纤探测器探测信号，经伺服反馈到从激光直流调制输入端，将所述相位锁定在原子冷却激光附近的指定相位上，通过改变锁相环参考信号源频率使从激光输出光频率变化，以满足冷却激光和偏振梯度冷却的频率变化要求，以及拉曼激光频率啁啾的要求；至此，得到用于冷原子激光束的全光纤型探测激光、再泵浦光激光、冷却激光和拉曼激光束，基于全光纤型探测激光、再泵浦光激光、冷却激光和拉曼激光束为原子俘获、偏振梯度冷却、选态、干涉、探测多个冷原子物理阶段提供冷原子激光束。
12、进一步的，冷却激光的双通光纤声光调制光路模块和探测激光的双通光纤声光调制光路模块的频率一致，拉曼激光的双通光纤声光调制光路模块和再泵浦光激光的双通光纤声光调制光路模块的频率一致，采用分时复用方法切换不同时序状态，减少双通光纤声光调制模块的数量，降低全光纤型用于冷原子激光束的产生装置的复杂性和成本。
13、本专利技术公开的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生装置，用于实现所述的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法。一种全光纤型用于冷原子激光束的产生装置，包括主从激光器模块、光纤分束合束模块、光纤电光调制模块、锁定反馈模块、光纤监测模块、双通光纤声光调制光路模块和光纤衰减模块。
14、所述主从激光器模块用于输出主频率光和从频率光，主频率的光锁定在特定频率上，主、从频率光进行拍频，从而使从激光完成相位锁定。
15、所述光纤分束合束模块用于将主从频率光分成多束输出或者合成一束，分别用于单独控制频率和功率。
16、所述光纤电光调制模块用于调制主频率光产生边带，实现大范围边带调制锁定。
17、所述光纤监测模块用于实时光功率监测，同时提供光强反馈使用。
18、所述双通光纤声光调制光路模块，连接光纤分束器或光纤合束器，用以控制各束光的频率和功率，同时当作光开关使用，配合进行任意时序切换。
19、所述光纤衰减模块用于对输入光功率的衰减，避免由于输入光功率过强造成接收设备的损害。
20、进一步的，双通光纤声光调制光路模块由光纤声光调制器、光纤环形器、光纤反射镜组成，用于实现光的移频和切换，其中光纤环形器具有非互易特性。
21、进一步的，双通光纤声光调制光路模块由光纤声光调制器、光纤偏振分束器、光纤法拉第反射镜组成，用于实现光的移频和切换。其中光纤法拉第反射镜能将入射光的偏振态sop以90°的正交偏振方向进行反射，最大程度地减小光纤中由热扰动和机械扰动引起的偏振态的变化。
22、有益效果：
23、1、自由空间光路装置稳定性差，易受环境因素影响，本专利技术公开的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法，主激光通过光纤eom移频后，-1级边带用调制转移光谱方法锁定到rb85原子d2线的f＝3至f’＝4共振信号峰上，此时0级信号，也即主激光输出相对于rb87原子d2线f＝1至f’＝2的共振跃迁频率蓝移δf2-δf1，即实现主激光的锁频。从激光器利用光学锁相环方法将主激光锁定在参考信号源上。通过改变参考信号源频率使从激光频率产生变化，通过使用参考信号源跳频，即实现从激光的锁相。本专利技术采用全光纤光路系统产生冷原子激光束，相比于自由空间光路，具有温度不敏感、稳固性高、整体尺寸小，易集成的优点。
24、2、本专利技术公开的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法，移频采用蓝失谐方式获取拉曼激光，同时使用边带调制锁定方法实现激光器的锁频。本专利技术能够简化冷原子激光束的产生装置，降低配套电控系统复杂性和成本。
25、3、本专利技术公开的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法，利用双通光纤的优点进行光的传输和移频，无需本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法，其特征在于，冷却激光的双通光纤声光调制光路模块和探测激光的双通光纤声光调制光路模块的频率一致，拉曼激光的双通光纤声光调制光路模块和再泵浦激光的双通光纤声光调制光路模块的频率一致，采用分时复用方法切换不同时序状态，减少双通光纤声光调制光路模块的数量。
3.一种全光纤型用于冷原子激光束的产生装置，用于实现如权利要求1或2所述的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法，其特征在于，包括主从激光器模块、光纤分束合束模块、光纤电光调制模块、锁定反馈模块、光纤监测模块、双通光纤声光调制光路模块和光纤衰减模块；
4.根据权利要求3所述的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生装置，其特征在于，双通光纤声光调制光路模块由光纤声光调制器、光纤环形器、光纤反射镜组成，用于实现光的移频和切换，其中光纤环形器具有非互易特性。
5.根据权利要求3所述的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生装置，其特征在于，双通光纤声光调制光路模块由光纤
...【技术特征摘要】
1.一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法，其特征在于，冷却激光的双通光纤声光调制光路模块和探测激光的双通光纤声光调制光路模块的频率一致，拉曼激光的双通光纤声光调制光路模块和再泵浦激光的双通光纤声光调制光路模块的频率一致，采用分时复用方法切换不同时序状态，减少双通光纤声光调制光路模块的数量。
3.一种全光纤型用于冷原子激光束的产生装置，用于实现如权利要求1或2所述的一种全光纤型用于冷原子激光束的产生方法，其特征在于，包括主从激光器模块、光纤分束合束模块、光纤电光调制模块、锁定反馈模...
【专利技术属性】
技术研发人员：尤建琦，白金海，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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