[发明专利]一种原子冷却囚禁光源装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种原子冷却囚禁光源装置。 

背景技术

磁光阱是一种囚禁中性原子的有效手段，在冷原子物理实验、量子光学和量子信息等领域应用十分广泛。为了保证磁光阱中的原子以任意一个初始速度方向运行时都能被减速（冷却），通常磁光阱中会采用在三维空间两两相对的原子冷却囚禁光源。 

现有的原子冷却囚禁光源通常采用Littrow结构的激光器，该激光器通常包括半导体激光管、准直透镜、衍射光栅和反射镜。半导体激光管发出的激光经准直透镜准直后，入射在衍射光栅上，衍射光栅的一级衍射光与入射光共线反向沿原路返回到半导体激光管中，衍射光栅的零级衍射或镜反射光作为输出光输出。在该结构的激光器中，激光波长或频率的调谐是通过转动衍射光栅，改变衍射光栅对光线的入射和衍射角实现的。在转动光栅的过程中，作为输出光的光栅镜反射光的方向也将随之改变。为了消除输出光束的方向变化，人们采用了附加的与衍射光栅平行的反射镜。 

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题： 

现有的原子冷却囚禁光源容易受到外界环境的影响，从而引起其输出频率的变化，对于对频率稳定度要求很高的重力梯度仪等高精度设备而言，现有的冷却囚禁光源不能满足要求。 

发明内容

为了解决现有技术中的激光器的输出频率稳定度不够，不能满足高精度设备需求的问题，本发明实施例提供了一种原子冷却囚禁光源装置。所述技术方案如下： 

本发明实施例提供了一种原子冷却囚禁光源装置，所述装置包括：光源主体，所述光源主体包括半导体激光管、准直透镜、衍射光栅和反射镜；所述装置还包括：用于调整所述光源主体的输出信号频率的压电晶体驱动器、用于供所述光源主体输出的激光通过的无源腔、用于检测透过所述无源腔的激光的强度并产生第一光检信号的第一光电检测单元、用于检测所述光源主体输出的激光的强度并产生第二光检信号的第二光电检测单元、用于根据所述第 一光电检测单元输出的第一光检信号和所述第二光电检测单元输出的第二光检信号输出第一压控信号到所述压电晶体驱动器的伺服单元。 

优选地，所述伺服单元包括：运算放大器，用于对所述第一光电检测单元输出的第一光检信号和所述第二光电检测单元输出的第二光检信号实施差分放大，并采用预设的斜率调节电平对差分放大结果进行补偿，以输出所述第一压控信号。 

优选地，所述装置还包括：用于检测透过所述无源腔的激光的强度并产生第三光检信号的第三光电检测单元、用于产生同步参考信号和调制信号的调制信号发生器、用于采用所述同步参考信号对所述第三光电检测单元输出的第三光检信号进行相敏检波并输出第二压控信号至所述压电晶体驱动器的相检波单元。 

进一步地，所述装置还包括：分频器，用于将所述调制信号发生器输出的调制信号先进行三分频，再施加于所述压电晶体驱动器。 

具体地，所述第一光电检测单元、所述第二光电检测单元和所述第三光电检测单元均为光电倍增管。 

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过对光源主体的输出信号频率与同一光源主体的输出信号经无源腔后获得的信号进行频率鉴频，获得相应的第一压控信号反馈至光源主体，使其输出频率发生变化，从而提高其输出频率的稳定度，满足高精度设备的要求。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本发明实施例1提供的原子冷却囚禁光源装置的结构示意图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。 

实施例1 

本发明实施例提供了一种原子冷却囚禁光源装置，参见图1，该装置包括：光源主体1、无源腔2、第一光电检测单元3、第二光电检测单元4、伺服单元5。 

其中，光源主体1采用Littrow结构的激光器，其包括半导体激光管、准直透镜、衍射光栅、反射镜和用于光源主体的输出信号频率的压电晶体驱动器1a。其具体结构为本领域技术人员熟知，在此省略详细描述。该压电晶体驱动器1a可以是安装反射镜的压电陶瓷片，由于它的电致伸缩特性，当在其被施加不同的电压时，会使腔长发生改变，从而引起光源输出频率的变化。