[发明专利]再泵浦激光设备及其获得再泵浦激光的方法

说明书

技术领域

本发明涉及再泵浦激光设备，尤其涉及用于铷87原子冷却的再泵浦激光设备及其获得再泵浦激光的方法。

背景技术

在做铷87原子冷却的实验(或应用)中，会利用激光阱来减速原子，如图1所示，当原子在F＝2态时，会吸收冷却激光光子跃迁到F’＝3态，处于激发态的原子会自发辐射光子，回到基态，统计上来讲，原子在这个过程中会减速。当原子从激发态回到基态，大部分会留在F＝2态，进行循环跃迁，从而得到持续减速，但有一部分概率会回到F＝1态，回到F＝1态后，原子就不会吸收冷却激光的光子，就不会得到减速，而从长时间来看，留在F＝1的原子数会越来越多，最终全部变为F＝1态，冷却停止。此时，如果在冷却光的基础上叠加一束再泵浦光，则可以将F＝1的原子泵浦以跃迁到F’＝2态，F’＝2态的原子又会回到F＝2态，再次回到循环跃迁。简而言之，如果没有再泵浦光，是无法进行原子冷却的。

要求泵浦激光比冷却激光频率大6.8G，线宽在1M以内，功率在10mW以上。

现有的获取再泵浦激光的方式为：用一套饱和吸收锁频激光系统(如图2所示)获取冷却光，在此基础上，用另一套饱和吸收锁频激光系统来获取再泵浦激光。这种方式的缺点是：一套锁频系统需要很多的光学元件以及锁相放大器、商业激光器等，代价昂贵；因为一套锁频系统比较复杂，涉及到光路、电路、锁相放大器等，稳定性难以保证，需要很好的维护才能工作。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术代价昂贵、难于维护的缺陷，提供一种再泵浦激光设备及其获得再泵浦激光的方法。

根据本发明的获得再泵浦激光的方法，包括：

1)提供由直流电流控制的半导体激光器；

2)在该半导体激光器的直流成份上耦合进微波；

3)提供锁频激光系统，其输出的激光的频率为f_main，将该频率为f_main的激光注入到上述半导体激光器中；

4)调节半导体激光器的电流，使锁频激光系统的频率注入到半导体激光器的-1级光上并锁定-1级；

5)使用半导体激光器发出的+1级光作为再泵浦光。

根据本发明的获得再泵浦激光的方法，其中频率f_main选择为适合作为用于铷87原子冷却的激光的频率，耦合进的微波的频率为3.4G。

根据本发明的获得再泵浦激光的方法，其中该方法还包括在上述步骤

4)中，利用FP腔和示波器来判断是否进入注入锁定状态。

根据本发明的获得再泵浦激光的方法，其中该方法还包括使锁频激光系统发出的激光与半导体激光器发出的激光平行性一致及横模匹配。

根据本发明的获得再泵浦激光的方法，其中该方法还包括通过控制锁频激光系统的注入功率来控制锁频激光系统发出的激光与半导体激光器发出的激光的功率比值，通过控制半导体激光器的电流来调节半导体激光器的频率。

根据本发明的再泵浦激光设备，包括：

带有微波耦合模块和直流电流控制器的半导体激光器；

微波发生器，被耦合到微波耦合模块；

锁频激光系统，其输出的激光被注入到半导体激光器中。

根据本发明的再泵浦激光设备，还包括FP腔和示波器，用于判断是否进入注入锁定状态。

根据本发明的再泵浦激光设备，其中锁频激光系统可以是饱和吸收锁频激光系统。微波发生器可为射频源等。

本发明提供的再泵浦激光设备成本低廉，易于维护，系统简单，只需要通过调节从激光器的电流即可维护锁定状态，且锁定后可以保证三个小时以上的连续实验(应用)。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1.铷87的原子能级。

图2.饱和吸收锁频激光系统的结构示意图。

图3.带有边带的输出激光频谱示意图。

图4.注入锁定的示意图。

图5.边带注入锁定流程示意图。

图6.边带注入锁定后的激光频谱示意图。

图7.示波器上显示的未注入锁定状态(a)和注入锁定状态(b)。

具体实施方式

普通半导体激光器由直流电流源驱动，出射未锁模的差纵模激光。这种激光的特点是线宽较宽，频率随温度、电流等漂移。