[发明专利]适用于量子系统的双反馈激光功率稳定装置

说明书

一种适用于量子系统的双反馈激光功率稳定装置，该装置包括稳频激光器、第一二分之一波片、第二二分之一波片、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一薄膜偏振片、第二薄膜偏振片、声光调制器、第一光电二级管、第二光电二级管、第一跨导放大器、第二跨导放大器、功率稳定控制电路、电压基准源、低通滤波器、声光调制器驱动电源、第一四分之一波片、第二四分之一波片、透镜、挡光片和第一全反镜。本发明使量子精密测量装置的激光功率稳定，可有效消除温度、振动、偏振变化以及量子系统内部结构造成的激光功率的涨落。

技术领域

本发明涉及量子精密测量，具体是一种适用于量子系统的双反馈激光功率稳定装置。

背景技术

激光技术在量子精密测量领域，如原子冷却、原子精密测量、重力场测量、验证广义相对论等研究中有着广泛的应用。量子精密测量的精密测量装置一般是通过激光束与量子系统的相互作用完成精密测量的。与量子系统相互作用的激光束(作用光)的频率与功率的稳定性对精密测量的准确性和稳定性至关重要。对激光频率的稳定方法研究很多，本领域已报道激光频率稳定性已经达到～10^-12@1s，但对激光功率的稳定性研究却停留在较为传统的方法上。传统的激光功率稳定方法是利用单次负反馈方式直接对激光器电流、温度或PZT进行反馈控制，该方法只能对激光器的出射光的光功率、频率进行稳定，对激光束从激光器出射后由于后续光路结构引入的噪声没有抑制作用。

在实际应用中，量子精密测量的精密测量装置的光路系统非常复杂，光路系统所处的外界环境如温度、振动的变化对激光器外部光路结构和光学元件特性有明显影响，从而影响精密测量装置的作用光的光功率；同时，光路系统中包含很多与偏振相关的分光元件，激光器的出射光的偏振变化使精密测量装置的作用光的激光功率随之变化。此外，精密测量装置内部一般为超高真空环境，且具有较为复杂的光路结构，精密测量装置内部的光束变换、背景气体浓度等因素也会使与量子精密测量装置(16)内部的量子系统相互作用的作用光的功率变化。因此，传统的激光功率稳定方法不能满足对作用光的激光功率稳定性要求严格的精密测量装置的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于量子系统的双反馈激光功率稳定装置，该装置使量子精密测量装置中与量子系统相互作用的激光功率稳定，可有效消除温度、振动、偏振变化以及精密测量装置内部结构造成的激光功率的涨落。

本发明的具体技术方案如下：

一种适用于量子系统的双反馈激光功率稳定装置，其特点在于该装置包括稳频激光器、第一二分之一波片、第二二分之一波片、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一薄膜偏振片、第二薄膜偏振片、声光调制器、第一光电二级管、第二光电二级管、第一跨导放大器、第二跨导放大器、功率稳定控制电路、电压基准源、低通滤波器、声光调制器驱动电源、第一四分之一波片、第二四分之一波片、透镜、挡光片和第一全反镜，上述元部件的位置连接关系如下：

沿所述的稳频激光器的出射光方向依次为第一二分之一波片、第一偏振分束器、声光调制器发生声光衍射。0级衍射光经透镜后被挡光片遮挡后停止传输；1级衍射光经第一四分之一波片、透镜、全反镜返回声光调制器进行第二次声光衍射。所述激光束两次通过声光调制器，第二次衍射的1级衍射光经第一偏振分束器反射通过第二二分之一波片进入第二偏振分束器，该第二偏振分束器将入射光分为反射光和透射光；

经第二偏振分束器的反射光经第一薄膜偏振片被第一光电管接收后再经跨导放大器作为第一负反馈信号进入所述的功率稳定控制电路；

在第二偏振分束器的透射光方向依次是第二四分之一波片和量子精密测量装置的入射光位置，该入射光称为作用光，所述的量子精密测量装置具有使部分作用光返回的光路结构，在所述的量子精密测量装置的入射位置返回的作用光经第二四分之一波片、第二偏振分束器反射后，通过第二薄膜偏振片被第二光电管接收，再经第二跨导放大器作为第二负反馈信号输入所述的功率稳定控制电路；