[发明专利]一种基于锁模激光器增强冷铷原子双光子跃迁谐振的系统

说明书

本发明公布了一种基于锁模光增强冷铷原子双光子跃迁谐振的系统，包括锁模激光器、倍频晶体、滤光片、声光调制器、开关、磁光阱、单光子探测器、激光冷却模块、数字控制模块、诱导激光，各模块均为集成化处理电路，系统的锁模光工作波段位于光通信所在波段，该系统可以为光通信提供硬件基础，推动光通信的应用。本发明模块化清晰，结构简单、性能优良、使用方便、体积小、成本低。

技术领域

本发明涉及光通信中锁模激光器技术，具体为一种基于锁模激光器增强冷铷原子双光子跃迁谐振的系统。

背景技术

现有的光通信设备通常使用基于一定波长的光纤进行光传输，功耗较低。掺铒光纤锁模激光器满足这种波长要求，基于锁模激光器增强冷铷原子双光子跃迁谐振的系统可以作为现代光通信技术的通信基础，并有成为新一代光通信技术的通信标准的潜力。锁模激光器提供的多种稳定相干光源也被广泛认为是光通信技术的频率标准。

现代光通信技术存在着环境噪声高、放大器相位噪声高，难以增强冷铷原子双光子跃迁谐振，难以确定光通信频率标准等问题。目前尚未出现采用基于锁模激光器的用于增强冷铷原子双光子跃迁谐振的光通信系统。同时锁模光与连续光相比，锁模激光器每个梳的线宽更窄，可能达到千赫，甚至具有特定稳定的亚赫兹频率，相对稳定且更加精确，同时通信时所附带的噪声较小。可以提高通信效能，其可以提供最纯净的微波频率源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于锁模激光器增强冷铷原子双光子跃迁谐振的系统，以解决上述背景技术中提出的环境噪声、放大器相位噪声、增强冷铷原子双光子跃迁谐振、确定光通信频率标准等一系列问题，且系统的结构简单、成本较低、性能优良。

本发明的工作原理是：在光通信设备领域，锁模激光器通过锁模光可以体现出线宽和频率特性，易于进行光通信，可以用于辅助制定光通信频率标准，可以保证光通信应用的可靠性。此外，锁模激光器的锁模光其具有一定等间隔频率周期性特性，在通信中具备了众多的通信信道，这也代表了在此基础上进行光通信的可行性。锁模光的通信信道数量较多带来了较宽的通信频段，光通信设备可以利用超宽频段进行高速率通信。利用锁模激光器设定通信标准也可以满足信息的有效传递。同时锁模光结合诱导激光可以通过一系列作用在磁光阱中增强冷铷原子双光子跃迁。一系列作用包括：采用诱导激光作为激发的来源；采用了捕获和冷却的方法来降低原子速度和缩小原子共振线宽，其中捕获与冷却是由于在磁光阱中，若铷原子温度过高，则原子会产生多普勒频移，使得测量不精确，而若在测量时，激光冷却器依然处于打开状态，其内部的反亥姆霍兹线圈会导致铷原子发生塞曼分裂使得原子能级的原子跃迁谱变宽，也使得测量不精确。故本发明须采用捕获与冷却方法，具体步骤为先通过控制信号打开激光冷却器，待铷原子冷却到一定温度后，断开激光冷却器，同时立刻控制声光调制器完成单光子探测器的测量，再重新打开激光冷却器，循环往复测量，从而使得参考线宽的限制或锁定光学频率梳的参考点更加准确。

因此，本发明提出的基于锁模激光器增强冷铷原子双光子跃迁谐振的系统，其可用于制定光通信频率标准，在此基础上可以进一步完善光通信的硬件环境；同时，系统的结构简单、成本较低、性能优良。

本发明提供的技术方案是：

一种基于锁模激光器增强冷铷原子双光子跃迁谐振的系统，包括锁模激光器、倍频晶体、滤光片、声光调制器、开关、磁光阱、单光子探测器、激光冷却模块、数字控制模块、诱导激光。所述锁模激光器与倍频晶体相连，所述倍频晶体与滤光片相连、所述滤光片与声光调制器相连、所述声光调制器与磁光阱相连、所述磁光阱与单光子探测器相连、所述数字控制模块与声光调制器相连、所述数字控制模块与开关相连、所述开关与激光冷却模块相连、所述激光冷却模块与磁光阱相连、所述诱导激光与磁光阱相连，所述数字控制模块信号一路输出到开关，另一路输出到声光调制器。

优选的，所述开关为电开关。