[发明专利]基于双光子超精细能级光谱的激光频率锁定装置及方法

摘要

本发明涉及激光频率的稳定技术，具体是一种基于双光子超精细能级光谱的激光频率锁定装置及方法。本发明采用飞秒脉冲泵浦与连续激光相结合的技术，由于飞秒脉冲可以近似的看成无线宽的激光，此时双子光谱的线宽极大的减小了，获得了窄线宽的双光子光谱。利用此窄线宽的双光子谱线稳定激光频率，可以极大的提高激光频率的稳定性、系统的鲁棒性，并且此方法简易适用性极广，可以稳定从300nm到1500nm的众多不同频率的激光。通过采用此方法，我们获得了1秒稳定度为10‑9，30秒稳定度为10‑10，300秒稳定度为10‑11的频率超稳激光。整个装置具有结构简单、操作简便、易于调节、外界干扰小、稳定性强、精确度极高的优点。

主权项

1.一种基于双光子超精细能级光谱的激光频率锁定装置，其特征在于：包括半导体激光器(1)、顺次位于半导体激光器(1) 激光出射光路上的激光隔离器(2)、第一半玻片(3)及第一偏振分束棱镜(4)；沿着第一偏振分束棱镜(4)激光的透射光路顺次设有第一凸透镜(6)、第二凸透镜(7)、第二半波片(8)和第二偏振分束棱镜(9)；第二偏振分束棱镜(9)的透射光路上依次有第一平凸镜（10）、凹透镜（11）及声光调制器(12)；所述凹透镜（11）的凹面朝向声光调制器(12)；声光调制器(12)信号输入端连接有信号发生器(18)，声光调制器(12)的出射光路上依次设有四分之一玻片(13)、第二平凸镜(14)、遮光片(15)；第二平凸镜(14)的透射光路上还设有能够将声光调制器(12)出射的正/负一级衍射光反射回声光调制器(12)的第一全反射镜（16）；第二偏振分束棱镜（9）的反射光路上依次设有第二全反射镜（19）、第四全反射镜（36）及第三全反射镜（35）；还包括一个出射光路与第三全反射镜（35）的反射光路反向共线的飞秒激光器（20）；第三全反射镜（35）与飞秒激光器（20）之间设有内设碱金属原子蒸汽室（22）的金属磁屏蔽罩（23）；金属磁屏蔽罩（23）的一侧开有激光第一入射口，另一侧开有激光第二入射口；第三全反射镜（35）的反射光与飞秒激光器（20）的出射光分别经激光第一、第二入射口进入金属磁屏蔽罩（23）并反向共线作用于碱金属原子蒸汽室（22）；金属磁屏蔽罩（23）上还开有荧光收集口，荧光收集口外依次设有第四凸透镜（24）、窄带滤光片（25）及光电倍增管（26），光电倍增管（26）信号输出端连接有放大器（29），放大器(29)信号输出端连接有锁相放大器(31)，锁相放大器(31)的一个信号输出端连接有示波器(34)，另一个信号输出端与半导体激光器(1)的电流控制端口相连接。