[发明专利]一种激光功率的量子测量方法

权利要求书

1.一种激光功率的量子测量方法，其特征在于，该方法包括：

测量原子频标系统正常工作时的输出频率ν₁；

将特定波长的待测激光打入原子频标系统内的原子气室，与原子相互作用，测量此时原子频标系统的输出频率ν₂；原子能级频移量为Δν＝ν₂-ν₁；

根据光频移效应计算得到待测激光功率；

在标准二能级模型下，原子能级位移En’和入射激光功率P的关系如下：

其中为普朗克常量；

E_n’是激光作用时的下能级能量，原子能级位移，原子能级频移量的能量单位表示形式；

E_n是没有激光作用时的下能级能量；

H_mn是基态到激发态的跃迁矩阵元，H_mn＝m|H|n，H为系统哈密顿量；

P为入射激光功率；

S为入射激光光斑面积；

I_s为原子跃迁饱和光强，对于特定的原子跃迁能级，I_s为常数；

ν₀为没有激光干扰时能级跃迁频率；

ν为入射激光频率；

δ＝ν-ν₀为激光与原子能级之间频率失谐量；

Γ表示上能级自然线宽；

利用此关系，当原子能级频移量测量后，计算得到入射激光功率，

所述原子能级位移E_n’和激光功率P的关系，在激光功率较弱、频率失谐量较大时，频移量简化为：

其中Δν为原子能级频移量的频率单位表示；

δ_i为激光与相应能级失谐量；

A_i为原子相关系数；

其中，所述激光功率较弱为在激光光斑1cm²时，功率小于10⁶mW量级；所述频率失谐量较大为δ_i10Γ时；

对于固定激光失谐量和确定原子，频移量Δν只与激光功率的一次方P和二次方P²有关系；根据该简化的对应关系计算激光功率。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述原子频标系统包括微波频标和光频标。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述原子频标系统包括铷原子频标、铯原子频标、氢原子频标、钙原子光频标、锶原子光频标。