[发明专利]基于声光调制的8程移频器

说明书

本发明公开了一种8程声光移频器，涉及激光声光移频技术领域。本发明包括单模保偏光纤、光纤耦合镜、反射镜、外直角反射镜、二分之一波片、偏振分光棱镜、法拉第旋光器、凸透镜、四分之一波片、声光调制器和射频驱动源；通过上述器件的有机整合，可实现激光多次往返于声光调制器并发生衍射，从而实现8程激光频率移动。本发明实现了当前基于声光调制移频技术，在移频范围、衍射效率、出射最大功率、衍射隔离度等技术参数上，单个声光调制器可达到的最优综合性能。在成本远低于同等移频范围声光调制器件的情况下，本发明综合性能远远优于其它产品，将大幅提高未来GHz量级高频声光调制技术的应用前景。

技术领域

本发明涉及激光的声光移频领域，尤其涉及一种基于声光调制的8程移频器。

背景技术

在冷原子物理研究领域，激光作为一种常用的工具已普遍为人们所运用；同时在以冷原子为媒介的精密测量物理实验过程中，我们需要使用各种不同频率的激光以实现不同的物理过程：例如，在基于冷和囚禁原子团，之后改变激光频率移动光学黏胶，并利用双光子拉曼跃迁技术使原子团发生干涉，最后通过探测光探测原子团在不同态上的布局数以提取相关数据等，参考文献（Measurement of Local Gravity via a Cold AtomInterferometer，L. Zhou等, Chin. Phys. Lett. 第28卷, 013701页，2011年），这些物理过程中，由于原子（如锂、钠、钾、铷、铯等原子）谱线的特殊性，我们需要用到频差相差GHz量级的激光。为了获取这些不同频率的激光，通常我们是相对于一个频率锁定的参考激光进行移频，其主要有三种方式：电光调制方案、拍频锁相方案以及声光调制方案。这三种方案各有优缺点，电光调制方案可产生GHz量级正负一阶边带，并可以通过高阶边带移频覆盖到10GHz量级，但其最大的问题是各级边带难以分开，导致进一步放大后的激光利用效率偏低，且多个激光分量共存时，容易在原子物理实验中产生一些我们不愿意看到的附加影响，如在精密测量实验中引入系统误差，参考文献（Microwave signal generation withoptical injection locking，Bouyer等，Optics letters，第21卷，1502-1504页，1996年）。拍频锁相方案可以高效地实现移频，无论在激光利用效率还是边带问题上性能都非常优异，但其实现每一个移频都需要额外配备一个激光器、相应的微波信号源及其全套光学拍频及电路锁相系统，技术难度比较大，投入也较大，难以在大多数原子物理实验中得到应用推广。声光调制方案可以实现很高的调制效率（90%以上），而且其边带与连带之间的隔离度很高（往往在30dB以上），但这类型的声光调制器基本工作在在100MH量级，很少有AOM能达到GHz量级，这使得声光调制器在GHz量级的移频应用受到很大限制。参考文献（Double-pass acousto-optic modulator system，Donley, E. A.等，Review of ScientificInstruments，第6卷，063112页，2005年）。