Frequency locking of tunable diode lasers to a stabilized ring-cavity resonator
我们演示了一种将可调谐半导体激光器的频率锁定到环形腔谐振器的技术。谐振腔被稳定到二极管激光器，二极管激光器又被锁定到原子跃迁，从而使其绝对频率校准。环形腔设计的主要优点是没有激光器的反馈不稳定。该腔具有1.3 GHz的自由光谱范围和约35的$Q$，这给出了激光器的鲁棒锁定。锁定的激光器能够跟踪腔的大扫描。
2002-04-19 physics.atom-ph physics.optics
Gallium-nitride-based interference-filter-stabilized external cavity diode laser with a surface-activated-bonded output coupler
报道了一种采用氮化镓基紫光激光二极管的干涉滤光片稳定的外腔半导体激光器。采用表面活化结合的玻璃基板作为猫眼输出耦合器，以抑制由于光学损伤而导致的功率退化。从长期稳频试验的结果来看，可以实现约一周的无跳模运行。在连续运行约三周后，功率下降小于10 $\%$。结果表明，这种干涉滤波器稳定的外腔二极管激光器的实用和便携式量子技术，如原子钟或原子干涉仪的潜力。
2022-09-22 physics.atom-ph physics.optics
Sub-kelvin measurement of silicon thermal expansion with a Fabry-Pérot cavity stabilized laser
本文利用单晶硅法布里-珀罗腔超稳激光器在655 mK至16 K温区测量硅的热膨胀系数，首次实现亚开尔文CTE测量，并结合德拜与爱因斯坦模型进行理论近似。
2025-07-18 physics.optics
Interference-filter-stabilized external-cavity diode lasers
我们已经开发出外腔二极管激光器，其中波长的选择是由一个低损耗的干涉滤光片，而不是普通的衍射光栅。该滤波器允许线性腔设计，从而降低波长和外腔反馈对未对准的灵敏度。通过分离反馈和波长选择功能，两者都可以独立地优化，从而提高激光器的可调谐性。该设计用于产生698、780和852 nm的激光。其特性使其成为空间激光器的理想候选者。
2006-05-05 physics.gen-ph physics.optics
Metasurface-Stabilized Optical Microcavities
我们证明了稳定的光学微腔抵消相位演变的腔模式使用非晶硅超颖表面作为两个腔端镜之一。精心的设计使我们能够将电信波长处的超颖表面散射损耗限制在2%以下，并且使用分布式布拉格反射器作为超颖表面衬底确保了高反射率。我们的第一个演示实验实现了电信波长微腔的品质因数高达4600，光谱谐振线宽低于0.4 nm，模式体积下降到低于2.7 $λ^3$。然后，我们表明，该方法引入了前所未有的自由，以稳定模式与任意的横向强度分布和设计腔增强全息模式。我们的方法将介电超颖表面的纳米级光控制能力引入腔电动力学，并且使用广泛的半导体制造工艺直接在工业上可扩展。
2022-08-13 physics.optics
Laser stabilized to a room temperature cavity with AlGaAs coatings reaching $4.2 \times 10^{-17}$ fractional frequency instability
Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）
本研究采用晶体AlGaAs涂层的室温超稳腔，实现了$4.2 \ imes 10^{-17}$的分数频率不稳定度，首次在室温系统中识别涂层双折射自发波动为主要频率不稳定源，并通过前馈方法将加速度噪声影响降低四倍。
2026-07-03 physics.atom-ph physics.optics
Hybrid integrated ultra-low linewidth coil stabilized isolator-free widely tunable external cavity laser
本文提出一种混合集成外腔宽调谐激光器，通过10米集成线圈谐振器稳定，在无隔离器条件下实现超低线宽和宽调谐，显著降低频率噪声，为全集成频率稳定激光器铺平道路。
2025-07-02 physics.optics quant-ph
A tunable fiber Fabry-Perot cavity for hybrid optomechanics stabilized at 4 K
我们描述了一种用于在4K下实现混合光学机械系统的装置。该平台基于高精细度、微米级光纤法布里-珀罗腔，可使用压电定位器进行广泛调谐。机械谐振器可以通过第二组定位器以中间物体配置定位在腔内。通过刚性机械设计、被动隔振和集成可重构数字滤波器的主动Pound-Drever-Hall反馈锁的组合，在不牺牲性能或可调谐性的情况下实现了高水平的稳定性。腔长的稳定性被证明是优于几个皮米在许多小时内在室温和4 K。
2022-05-06 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Visible astro-comb filtered by a passively-stabilized Fabry-Perot cavity
我们展示了一个紧凑的29.3 GHz可见天文梳，覆盖560 nm到700 nm的光谱。一个837 MHz的Yb：光纤激光器频率梳相位锁定到Rb时钟作为种子梳，以确保频率稳定性和高的边模抑制比。在产生可见光超连续谱后，利用超低膨胀玻璃制作的腔长固定的法布里-珀罗腔对梳齿进行滤波，以消除快速的主动抖动。反射镜采用自制的零色散、高反射率的互补啁啾镜对，保证了无跳模现象。这些滤波梳齿在49，000分辨率的天文摄谱仪中清晰地分辨出来，表现出清晰的线型，零噪声基底和均匀的曝光幅度。
2018-08-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Fully stabilized Er fiber comb at 1 GHz by harmonic modelocking
本文提出一种新型光纤激光器设计，通过谐波锁模在腔内实现多脉冲循环，使Er光纤梳在1 GHz重复率下全稳定运行，突破了传统单脉冲技术的限制，为高频频率梳提供了成熟的光纤解决方案。
2025-06-30 physics.optics
Frequency stability of a dual-mode whispering gallery mode optical reference cavity
本文报道了一种利用双模技术实现温度稳定的回音壁谐振腔的激光稳频研究。这种双模技术已经产生了模式体积温度不稳定性在nK的水平，这表明，高频率稳定性也可以达到。在这里，我们从实验和理论上研究了这样一个系统的动态和影响可实现的频率稳定度的重要因素。我们计算出双模技术可以在温度反馈带宽内将参考系的有效分数温度系数降低到3.6 × 10 ^-8 K^-1。我们演示了1560 nm激光器在1 s和1000 s时分别稳定在1.3x10^-12和1.1x10^-10，对应于21 kHz/hr的长期漂移。
2012-12-31 physics.optics
CaF2 Whispering-Gallery-Mode Resonator Stabilized Narrow Linewidth Laser
采用氟化钙（CaF 2）回音壁模式谐振腔稳定光纤激光器。它是使用半导体光放大器作为增益介质建立的。该谐振腔通过棱镜临界耦合，并用作滤波元件来抑制激光线宽。使用自外差拍频技术的线宽被确定为13千赫。这意味着相对于无源腔线宽的增强因子为10^3。三角帽法在10 μs后的稳定性为10^（-11）。
2012-08-01 physics.optics
Collective-motion-enhanced acceleration sensing via an optically levitated microsphere array
提出基于光悬浮微球阵列的加速度传感方案，利用集体模式与腔耦合编码加速度信息，相比单微球方案灵敏度提升√N倍。
2023-03-13 physics.optics
Reducing the linewidth of a diode laser below 30 Hz by stabilization to a reference cavity with finesse above 10^5
工作在Littrow结构中的扩展腔二极管激光器在657 nm附近发射，通过将其注入参考腔的电流稳定，其精细度大于10^5，相应的谐振线宽为14 kHz。激光线宽从几MHz减小到低于30 Hz的值。紧凑和强大的设置似乎是理想的便携式光学频率标准使用钙互组合线。
2001-09-22 physics.optics
Versatile CMOS modulation-free self-isolating stabilized precision lasers on a chip
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Honeywell Aerospace（霍尼韦尔航空航天）
该研究提出了一种芯片上无需调制的自隔离稳定激光器，实现了高精度和多功能的集成，为便携式量子和传感应用提供了新路径。
2026-02-26 physics.optics
A tunable low-drift laser stabilized to an atomic reference
我们提出了一个激光系统的线宽和长期的频率稳定性在50 kHz的水平。它基于Ti：Sapphire激光器发射882 nm的辐射，这是指原子跃迁。为此，抽真空的转移腔的长度被稳定到通过调制转移光谱锁定到$^{85}$ Rb D $_2$线的780 nm处的参考激光。利用转移腔的边带锁定技术实现了光谱激光器的无间隙频率调谐。在这种配置中，光谱激光器的线宽来自传输腔，而长期稳定性来自原子共振。利用光学频率梳，分别与活性氢脉泽频标和超窄线宽激光器进行了频率稳定度和线宽的比较。本文介绍的激光系统将用于共振冷却的Ar离子$^{13+}$在441 nm倍频后的$1s^{2}2s^{2}2p\ ^{2}P_{1/2} -\ ^{2}P_{3/2}$跃迁光谱。
2016-08-25 physics.atom-ph physics.optics
Feedback-free optical cavity with self-resonating mechanism
我们演示了一个高精细光学腔的操作，而不使用主动反馈系统来稳定谐振。腔的有效精细度（其是包括整个系统性能的精细度）被测量为$394,000 \pm 10,000$，并且存储在腔中的激光功率为$2.52 \pm 0.13$ kW，其比入射到腔的功率大大约187，000倍。储存的功率以$1.7 \%$的波动稳定，并且我们确认连续腔操作超过两个小时。这一结果有可能引发使用光学谐振腔的应用的创新发展，例如具有激光康普顿散射或腔增强吸收光谱的紧凑型光子源。
2016-03-03 physics.optics
Narrow bandwidth interference filter-stabilized diode laser systems for the manipulation of neutral atoms
我们提出并研究了不同的外腔半导体激光器（ECDL）配置的中性原子的操作，波长稳定的窄带高透射干涉滤光片。研制了一种基于自籽晶锥形放大器芯片的新型半导体激光器，其输出功率大于1W，线宽小于200kHz。此外，我们比较了两个激光系统的光学和光谱特性的基础上共同的激光二极管，不同的涂层，以及一个，基于分布反馈（DFB）二极管。与使用衍射光栅进行波长鉴别的二极管激光器设置相比，所有这些系统中的线性腔设置将稳健且紧凑的设计与高波长可调谐性和改善的光学反馈稳定性相结合。
2007-09-10 physics.atom-ph physics.optics
Optical transfer cavity stabilization using current-modulated injection-locked diode lasers
它表明，射频电流调制的频率稳定的注入锁定二极管激光器允许稳定的光学腔的长度可调，通过变化的射频频率。该转移腔可用于在不存在适于稳定的原子或分子跃迁的情况下将另一激光器稳定在任意波长。实施涉及激光冷却和陷获实验室中常用的设备和技术，并且不需要电光或声光调制器。通过这种技术，我们稳定的转移腔使用的RF电流调制二极管激光器，注入锁定到780 nm的参考二极管激光器。在Rb池中使用偏振光谱稳定参考激光。在960 nm处的钛：蓝宝石环形激光器被锁定到该转移腔，并且可以通过改变RF调制频率来精确地扫描。我们证明了该系统的激光冷却的Rb原子的里德堡态的激发的适用性。
2006-06-07 physics.atom-ph physics.optics
Generation of optical frequency comb in a chi-2 sheet micro optical parametric oscillator via cavity phase matching
Chi-3微谐振器实现了紧凑和便携式频率梳产生，但需要复杂的色散控制。在这里，我们展示了另一种方法，使用卡-2片腔，其中的色散要求放宽腔相位匹配。21.2尽管在1064 nm附近存在275.4 fs^2/mm的相对较大的色散，但在133.0 GHz的均匀线间距下实现了THz宽带梳状波的产生。具有22.6%的高斜率效率和14.9千瓦的峰值功率处理，这种卡-2梳可以进一步稳定的导航，电信，天文学和光谱学应用。
2018-12-16 physics.optics
946-nm Nd:YAG digital-locked laser at $1.1\times10^{-16}$ in 1 s and transfer-locked to a cryogenic silicon cavity
我们提出了一个Nd：YAG超稳定激光系统，工作在946 nm，并证明了分数频率不稳定性的$1.1\times10^{-16}$在1秒，通过预稳定到一个30厘米长的ULE腔在室温下。所有关键的模拟组件都已被基于FPGA的数字电子设备所取代。为了达到低于$10^{-16}$水平的不稳定性，我们将稳定到低温硅腔的1542 nm激光器的稳定性转移到946 nm激光器，该低温硅腔在1 s时表现出$4\times10^{-17}$的分数频率不稳定性。
2019-03-29 physics.optics
Demonstration of a Transportable 1 Hz-Linewidth Laser
介绍了一台用于锶原子钟的698 nm可移动钟激光器的研制和测试。将主从式半导体激光器系统稳定在刚性安装的光学参考腔上。该装置由卡车从布伦瑞克运送到杜塞尔多夫，距离超过400公里，在那里将腔稳定激光器与固定时钟激光器进行比较，以询问镱（578 nm）。运输后只需要进行小的调整。激光器进行了比较，钛：蓝宝石频率梳用作传输振荡器。由此产生的虚拟拍频显示出低于1Hz的组合线宽（在1156nm处）。传输回布伦瑞克并没有降低激光器的性能，如通过询问锶时钟跃迁所示。
2011-05-18 physics.optics
Compact, Portable, Thermal-Noise-Limited Optical Cavity with Low Acceleration Sensitivity
我们开发和演示了一个紧凑的（小于$6$ mL）便携式法布里-珀罗光学参考腔。锁定到腔的激光器在$2\times10^{-14}$分数频率稳定性下受到热噪声限制。利用电光调制器的宽带反馈控制实现了从$1$ Hz到$10$ kHz偏移频率的接近热噪声限制的相位噪声性能。我们设计的额外低振动、温度和夹持力灵敏度使其非常适合实验室外的应用，例如光学衍生的低噪声微波生成、紧凑型和移动式光学原子钟以及通过部署的光纤网络进行环境传感。
2023-01-20 physics.ins-det physics.optics
Planar-Waveguide External Cavity Laser Stabilization for an Optical Link with 1E-19 Frequency Stability
采用Pound-Drever-Hall方案，在法布里-珀罗腔（FPC）上实现了紧凑型平面波导外腔激光器（ECL）的稳频。ECL的剩余频率稳定性为1 E-14，与通过相同方案锁定到FPC的光纤激光器（FL）可实现的稳定性相当。我们建立了一个100公里的光链路，基于光纤线轴，达到1 E-19的相对稳定性，我们表明，其性能使用ECL或FL是可比的。因此，ECL可以作为一个很好的替代FL在光链路中的成本效益和鲁棒性是重要的考虑因素。
2011-12-08 physics.optics
Locking the frequency of lasers to an optical cavity at the $1.6 \times 10^{-17}$ relative instability level
我们将两个独立的Nd：YAG激光器的频率稳定在高精细度法布里-珀罗谐振器的两个相邻的纵模上，并在40 s的积分时间下获得了6.3 mHz的拍频不稳定性。对于单个激光器，这是相对于激光频率的$1.6\times10^{-17}$，以及相对于腔谐振半峰全宽的$1.3\times10^{-6}$。差拍信号的幅度谱具有7.8mHz的FWHM。这种稳定的频率锁定对于下一代光时钟探询激光器和基础物理测试具有重要意义。
2012-03-28 physics.optics
Non-equilibrium dynamics in the dual-wavelength operation of Vertical external-cavity surface-emitting lasers
采用微观多体理论结合麦克斯韦方程研究了垂直外腔面发射激光器的双波长运转。半导体激光器中共存发射波长的固有动态特性与特征非平衡载流子动力学相关，该特征非平衡载流子动力学引起准平衡增益和载流子反转的显著变形。扩展的数值模拟，有效地调查参数空间，以确定两个波长的操作制度。使用频率选择性腔内标准具，两个家庭的模式是稳定的最强的发射峰的动态交换。对于这种工作模式，反关联强度噪声观察与实验一致。提出了一种有效的选频滤波方法，以稳定真正的双波长输出。
2018-10-23 physics.optics
Thermal noise-limited laser stabilization to an 8 mL volume Fabry-Pérot reference cavity with microfabricated mirrors
稳定于真空间隙法布里-佩罗光学参考腔的激光器显示出极低的噪声和高稳定性，线宽远小于1 Hz。这些激光器可以扩展到新的应用和无处不在的使用与紧凑，便携式腔的发展，是可制造的规模。在这里，我们展示了一个8毫升的体积法布里-珀罗腔与镜子，光刻制造的精细度接近100万。锁定到腔的激光器对于范围从1 Hz到$\approx$ 1 kHz的偏移频率表现出受腔热噪声限制的相位噪声，在1秒时具有7 $\times$ × 10 $^{-15}$的分数频率稳定性。此外，使用微加工的镜子，使我们能够扩大厘米级腔的设计空间，我们探讨了噪音的影响，推动对腔体积为2毫升或更少。
2022-03-29 physics.optics
Third-order chromatic dispersion stabilizes Kerr frequency combs
利用数值模拟的扩展Lugiato-Lefever方程，我们分析的稳定性和非线性动力学的克尔频率梳产生的微谐振器和光纤谐振器考虑到三阶色散效应。我们发现，克尔频率梳下的腔孤子，通常敏感的振荡和混沌不稳定性，稳定在一个很宽的参数空间范围内的三阶色散。此外，我们演示了如何蛇形结构组织复合态的多腔孤子是定性地改变了三阶色散，促进了由一个单腔孤子强调的克尔梳的稳定性增加。
2014-03-04 physics.optics
Computationally image-corrected dual-comb microscopy with a free-running single-cavity dual-comb fiber laser
双梳显微镜（DCM），一个有趣的成像模式的基础上的光频梳（OFC）模式和图像像素一对一的对应关系，受益于无扫描全场成像和同步共焦振幅和相位成像。然而，由于复杂性和成本，两个完全频率稳定的OFC源的要求阻碍了DCM的实用性。本文采用双向单腔双梳状光纤激光器作为DCM低复杂度OFC光源。计算图像校正减少了由SCDCFL残余定时抖动引起的图像模糊。具有14.0 nm不确定度的纳米级台阶表面轮廓术突出了图像校正DCM的有效性。该方法增强了DCM的通用性和实用性。
2020-07-24 physics.optics
Force-insensitive optical cavity
我们描述了一种刚性安装的光学腔，它对任何方向上的惯性力和用于约束它的压缩力都不敏感。为了测量惯性力灵敏度，激光器被锁定到腔体，同时其围绕三个正交轴反转。最大加速度灵敏度为2.5 \times 10^-11/g（其中g=9.81 ms^-2），这是光学谐振腔的最低被动灵敏度。
2011-08-24 physics.optics
Measuring the linewidth of a stabilized diode laser
我们演示了一种直接的技术来测量光栅稳定的二极管激光器系统的线宽-被称为外腔二极管激光器（ECDL）-通过拍两个独立的ECDL的输出在迈克耳孙干涉仪，然后采取拍频信号的傅里叶变换。测量的线宽是两个激光系统的线宽之和。假设两者相等，我们发现在2 \textmu s的时间段上测量的每个ECDL的线宽约为0.3 MHz。这种窄线宽显示了将这种系统用于高分辨率光谱学和原子物理学中的其他实验的优势。
2015-09-03 physics.atom-ph physics.optics
Thermal noise limited higher-order mode locking of a reference cavity
高阶锁模被用来降低参考腔的热噪声极限。通过将激光器锁定到10 cm长的全ULE腔的HG 02模，并在三个独立稳定的激光器中用三角帽法测量其性能，我们证明了分数频率不稳定性为4.9E-16的热噪声限制性能。计算结果与理论模型相吻合。所获得的激光不稳定性将所有ULE短腔结果提高到一个新的低水平。
2018-01-12 physics.ins-det physics.optics
Repetition rate stabilization of an optical frequency comb based on solid-state laser technology with an intra-cavity electro-optic modulator
利用腔内电光调制器实现了基于二极管泵浦固体激光器技术的光学频率梳的重复频率稳定。这种调制器的大反馈带宽允许训练腔稳定的连续波激光器上的梳状重复率，其锁定带宽高达700 kHz。这超过了迄今为止报道的任何其他类型的致动器所能实现的。测量了133 mrad的在环积分相位噪声，并研究了电光调制器的PM-AM耦合。
2016-12-02 physics.ins-det physics.optics
8E-17 fractional laser frequency instability with a long room-temperature cavity
我们提出了一种基于48厘米长的光学玻璃谐振腔的激光系统。大尺寸需要复杂的热控制和优化的安装设计。自平衡安装对于在所有方向上可靠地达到低于$Δν/ ν$ 2 E-10 /g的加速度灵敏度至关重要。此外，实现了从激光二极管附近的公共参考点到腔镜和到附加用户点（Sr时钟和频率梳）的光纤噪声消除。通过与其他腔稳激光器和锶晶格钟的比较，揭示了在1 s至1000 s的平均时间下低于1 E-16的不稳定性。
2015-03-31 physics.optics quant-ph
Precise frequency measurements of atomic transitions using a Rb-stabilized resonator
我们展示了一种原子跃迁的频率测量技术，精度为30 kHz。使用环形腔谐振器测量频率，该环形腔谐振器的长度相对于锁定到$^{87}$ Rb的$D_2$线的参考激光器进行校准，该参考激光器的频率已知为10 kHz。我们用它测量了$^{85}$ Rb的$5P_{3/2}$态的超精细结构。我们获得了超精细常数$A=25.041(6)$ MHz和$B=26.013(25)$ MHz的精确值，以及$D_2$线的同位素位移值为77.992（20）MHz。
2003-07-18 physics.atom-ph physics.optics
Optical phase-noise dynamics of Titanium:sapphire optical frequency combs
稳定的光学频率梳（OFC）可以在其宽光谱带宽上具有显着的相干性水平。我们研究了在数百纳米的光谱的光学噪声的缩放。我们测量了两个OFC（具有偏移频率$f^{(1)}_0 $和$f^{(2)}_0$）之间的残余相位噪声参考一个共同的腔稳定的窄线宽连续激光器。它们的相对偏移频率$ Δf_0 = f^{(2)}_0 - f^{(1)}_0 $（出现在它们的整个频谱上）提供了相位噪声的方便测量。通过比较$Δf_0$在不同的频谱区域，我们表明，所观察到的残余相位噪声的缩放是非常好的协议从标准频率梳状方程的噪声预测。
2014-01-07 physics.optics
Active cancellation of servo-induced noise on stabilized lasers via feedforward
许多精密激光应用需要主动频率稳定。然而，这样的稳定回路通过将噪声推到其带宽之外的频率来操作，从而导致大的“伺服凸块”，这对于某些应用可能具有有害影响。过滤这种噪声的主流方法是使激光通过高精细度光学腔，这对系统设计产生了限制。在这里，我们提出并证明了一种不同的方法，其中的频率误差信号来自于激光器和通过参考腔的光之间的拍音。从该拍音得到的相位噪声被前馈到激光器之后的电光调制器，仔细考虑相对延迟，用于实时频率校正。使用Hz线宽激光器，我们在伺服凸块的峰值（$\approx250$ kHz）处显示了$\gtrsim20$ dB噪声抑制，以及$\approx5$ MHz的噪声抑制带宽-远远超出伺服凸块。通过用我们的测量数据模拟二能级原子的拉比动力学，我们证明了在很宽的拉比频率范围内脉冲保真度的实质性改善。我们的方法提供了一种简单而通用的方法，用于获得窄线宽激光器的干净光谱，如许多新兴的冷原子应用所需，并且很容易与商业系统兼容，甚至可能包括波长转换。
2022-08-01 physics.atom-ph physics.optics
Compact mode-locked Er-doped fiber laser for broadband cavity-enhanced spectroscopy
本文设计了一种紧凑型锁模掺铒光纤激光器，通过三个致动器实现重复频率宽调谐与稳定，并成功用于空气中CO2的宽带腔增强光谱检测。
2020-04-28 physics.ins-det physics.optics
New Limit on Lorentz Violation Using a Double-Pass Optical Ring Cavity
通过测量光学环形腔两个反向传播方向的谐振频率差，研究了电动力学中的洛仑兹破坏。我们的腔包含一个介电元件，这使得我们的腔对破坏敏感。激光器频率稳定到腔的逆时针谐振，并且透射光被反射回腔中以用于与顺时针谐振的谐振频率比较。这种双通配置实现了零实验，并提供了对环境干扰的高共模抑制。我们没有发现在$δc /c \lesssim 10^{-14}$水平的奇宇称各向异性的证据。在标准模型扩展的框架内，我们的结果提出了超过5倍更好的限制三个奇奇偶参数$\tildeκ^{JK}_{o+}$和12倍更好的限制标量参数$\tildeκ_{\tr}$相比，以前的最佳限制。
2013-05-14 gr-qc physics.optics
Some aspects of simulation and realization of an optical reference cavity
用于光频计量的单个捕获离子的超窄时钟跃迁的询问需要稳定到每秒几Hz的激光器，其线宽具有相同数量级。今天，如果锁定在高精细度、超稳定的参考腔上，可见光激光器的频率稳定性已经达到Hz范围。如\cite{notcutt05}中所述，基准腔的垂直安装可降低其对振动的敏感度。我们已经设计了一个类似的垂直腔，总长度为150 mm，自由频谱范围为1 GHz。腔体设计的优化已进行了一个简单的元素方法，导致预期的相对长度变化低于10 $^{-14}$重力加速度的影响下（1 $g$）。研究了不同几何参数的变化规律。不同的噪声源的分析表明，对于一个制度优于十分之一赫兹，激光器的快线宽将不受腔特性的限制。
2009-11-06 physics.ins-det physics.optics
Extended cavity diode lasers with tracked resonances
我们提出了一个无痛，几乎免费的升级到目前的扩展腔二极管激光器（ECDLs），提高了长期的模式跳的性能，通过稳定的谐振腔的内腔到外腔。这种稳定是基于这样的观察，即在最佳激光二极管温度或注入电流下，ECDL的频率或幅度噪声最低。因此，将二极管电流保持在噪声最低的水平确保了在模式图的稳定区域之一内的无模式跳变操作，即使这些稳定区域由于外部影响而漂移。这种方法可以直接应用于现有的激光系统，而无需修改光学设置。我们在两个ECDL中证明了该方法在852 nm和895 nm波长下稳定于蒸气室。我们实现了长期的无跳模操作和低噪声，低功耗，即使是一个廉价的非反射涂层二极管。
2007-10-02 physics.atom-ph physics.optics
Frequency stabilization of a quantum cascade laser by weak resonant feedback from a Fabry-Pérot cavity
稳频中红外激光器是精密分子光谱学的重要工具。然而，这些措施的执行仍然受到复杂的稳定计划的限制。在这里，我们实现了一个量子级联激光器的光学自锁到一个高度模式匹配的双镜腔的谐振泄漏场。其结果是一种简单的方法来实现高功率中红外激光器的超纯频率。对于短时间尺度（<0.1 ms），我们报告的线宽减少因子为$3\times10^{-6}$的线宽为12 Hz。此外，我们证明了双光子腔增强吸收光谱的N $_{2}$ O泛音跃迁附近的波长为4.53 $μ$ m。
2021-04-15 physics.app-ph physics.chem-ph physics.optics
XUV frequency comb operation in an astigmatism-compensated enhancement cavity
我们开发了一种极紫外（XUV）频率梳，用于对高电荷离子（HCI）中的许多XUV跃迁进行超高精度光谱分析。来自100 MHz相位稳定的近红外频率梳的飞秒脉冲被放大，然后被馈送到超高真空室内的飞秒增强腔（fsEC）中。低色散fsEC相干叠加几百个入射脉冲，并与一个单一的圆柱形光学元件，完全补偿像散在$w_0=15μ$ m腰腔焦点。在那里安装气体射流，强度达到$\sim10^{14}$ W/cm $^2$以100 MHz速率产生具有梳状谱的相干高次谐波。我们从第7次到第35次（42 eV; 30 nm）耦合出fsEC谐波，用于即将进行的HCI频率计量实验。
2020-11-23 physics.atom-ph physics.optics
Fiber-comb-stabilized light source at 556 nm for magneto-optical trapping of ytterbium
在556 nm处发射的频率稳定的光源通过将1112 nm激光器倍频来实现，该1112 nm激光器被锁相到基于光纤的光学频率梳。1112 nm激光器是掺镱（Yb）分布反馈光纤激光器或使用外腔二极管激光器作为主激光器的主从激光器系统。我们已经在五天的时间内实现了光源的连续频率稳定。在此光源下，我们利用1 S 0 - 3 P1互组合跃迁完成了Yb原子的第二阶段磁光俘获。当使用飞行时间方法测量时，MOT中的超冷原子的温度为40 uK，并且这足以将原子装载到光晶格中。基于光纤的频率梳是冷原子实验中控制激光频率的有效工具。
2010-05-18 physics.atom-ph physics.optics
Cavity ringdown spectroscopy at 2 $μ$m wavelength assisted by a comb-locked optical parametric oscillator
本文开发了一台用于2 μm高精度分子光谱学的频率梳锁定腔衰荡光谱仪，通过外腔二极管激光器锁定单谐振光学参量振荡器信号输出实现，探测N2O热振动带跃迁并实现108 kHz的1-σ全局不确定度。
2025-05-29 physics.atom-ph physics.optics
Stabilizing an optical cavity containing a bulk diamond crystal at millikelvin temperatures in a cryogen-free dilution refrigerator
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）
本研究在无液氦稀释制冷机中实现了毫开尔文温度下含块体金刚石晶体的光学腔稳定，通过将腔锁定至激光，测得无金刚石时精细度可达1.2×10^4，含金刚石时约90，主要受吸收损耗限制。
2026-10-07 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Compact sub-Hz Linewidth Laser Enabled by Self Injection Lock To a Sub-mL FP Cavity
窄线宽激光器（NLL）的高频率稳定性和小的形状因子是必不可少的，使远程传感，量子信息和原子钟的应用。通过种子激光器对品质因数（Q）为100的稳频FP腔的Pound-Drever Hall（PDH）锁定或自注入锁定（SIL），已经证明了各种高性能NLL。然而，由于复杂的稳定系统和锁定电子设备，它们通常是复杂的实验室设置。在这里，我们报告了一个紧凑的NLL的68毫升的体积，实现了SIL的二极管激光器的微型FP腔的7.7x108 Q和0.5毫升的体积，绕过表大小的真空，热和振动隔离。我们用自延迟外差系统对NLL进行了表征，其洛伦兹线宽达到60 mHz，积分线宽约为80 Hz。频率噪声性能超过了商业NLL和最好的报告的混合集成NLL实现SIL高Q片上环形谐振器。我们的工作标志着利用超高Q FP腔实现具有优异性能的可现场部署NLL的重要一步。
2022-12-01 physics.ins-det physics.optics
Active Optical Clock
本文介绍了一种集单原子激光器、坏腔气体激光器、超腔稳频激光器和光学原子钟等激光物理于一体的特种激光器--主动光学钟的原理和技术。作为一个例子，基于热锶原子束的紧凑型有源光钟显示出0.51 Hz的量子限制线宽，这对激光腔长噪声不敏感，并且可能超过记录的最新的6.7 Hz的汞离子光钟和最近的光晶格时钟的27 Hz。估计的0.1Hz的一秒不稳定性和0.27Hz的不确定度仅受相对论性多普勒效应的限制，使用冷原子可以将不稳定性提高到10 mHz。
2005-12-12 physics.atom-ph physics.optics
Ultra-high finesse cavity-enhanced spectroscopy for accurate tests of quantum electrodynamics for molecules
我们报道了D $_2$中弱四极S（2）2 - 0线位置的最精确测量。用具有超高精细度光学腔（$\mathcal{F}$ = 637 000）的稳频腔衰荡光谱仪（FS-CRDS）收集光谱，并在频率捷变、快速扫描光谱（FARS）模式下操作。尽管工作在多普勒限制的制度，我们达到了40 kHz的统计不确定性和161 kHz的绝对精度，实现了最高的准确度为homopoly同位素的分子氢。我们的测量精度对应于QED校正中的前导项的第五位有效数字。我们观察到2.3 $σ$与最近的理论值的差异。
2020-01-27 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Continuously and widely tunable frequency-stabilized laser based on an optical frequency comb
提出一种基于稳频光学频率梳的激光连续宽调谐方案，通过跨越模糊区并以同步声光调制器补偿跳频间隙，在 ECDL 上实现最高超 100 GHz/s 的稳频精密调谐。
2024-03-03 physics.atom-ph physics.optics
Injection-locked diode laser current modulation for Pound-Drever-Hall frequency stabilization using transfer cavities
相位调制RF电流源被施加到工作在$780\unit{nm}$的注入锁定二极管激光器。这产生了激光器的可调谐相位调制边带，适用于使用Pound-Drever-Hall技术稳定光学传输腔的长度。尽管存在显著的二极管激光幅度调制，但是Pound-Drever-Hall信号关于锁定点是反对称的。利用该稳频光传输腔对776 nm外腔半导体激光器进行了稳频实验。通过在蒸气室中观察$^{87}$ Rb $5P_{3/2}-5D_{5/2}$跃迁的超精细成分，建立了这种转移腔锁定激光器的稳定性和可调谐性。
2011-12-24 physics.atom-ph physics.optics
Electronic sideband locking of 318.6nm UV laser to an ultrastable optical cavity with a wide continuously tunable range
报道了一个用于铯原子6S_（1/2）-Nd（n = 70 ~ 100）里德堡单光子激发的稳频可调谐318.6nm紫外激光系统。采用电子边带锁定技术，将两个红外光纤激光器单通和频产生的637.2 nm激光偏移锁定到置于超高真空中的高精细度超低膨胀（ULE）光学腔中。通过间接改变电光相位调制器上的调制频率，在整个激光系统保持锁定的情况下，腔增强二次谐波产生的318.6 nm紫外激光可以连续调谐到4 GHz以上。分析了调谐范围主要取决于调制器带宽和种子激光器的调谐范围。锁定方案提供了一种将参考频率与目标频率之间的频率差补偿到所需激发态的方法，在冷原子精密光谱实验中具有巨大的潜力。
2016-06-24 physics.atom-ph physics.optics
A sub-40 mHz linewidth laser based on a silicon single-crystal optical cavity
基于激光器频率稳定到高精细光学腔的现有技术的光学振荡器受到引起腔长度波动的热噪声的限制。热噪声是光学干涉仪稳定性的基本限制，在现代光学计量中起着关键作用。我们展示了一种新的设计，以减少热噪声限制的光学腔的数量级，并提出了一个实验实现这种新的腔系统，展示了最稳定的振荡器的任何种类的日期。腔隔片和反射镜衬底都由单晶硅构成，并在硅热膨胀系数为零且硅机械损耗小的124 K下工作。谐振腔采用振动不敏感结构支撑，再加上硅晶体的优异刚度，降低了与振动相关的噪声。通过对三个独立稳定激光器之间的外差拍频信号的严格分析，该硅系统在短时间尺度下表现出1 E-16的分数频率稳定性，并且在1.5 μm处支持<40 mHz的激光线宽，表示光学品质因数为4 E 15。
2012-01-05 physics.atom-ph physics.optics
Comb-mode-resolved adaptive sampling terahertz dual-comb spectroscopy with a free-running single-cavity fiber laser
模式分辨双梳光谱（DCS）是一种新兴的光谱学工具，具有在太赫兹（THz）光谱学中同时实现宽光谱覆盖和高光谱分辨率的潜力。然而，需要两个独立稳定的超快激光器显着阻碍DCS技术的潜在应用。在这篇文章中，我们展示了模式分辨DCS在太赫兹区域的基础上自由运行的单腔双梳状光纤激光器与自适应采样。采用梳状模式分辨测量方法，测量了乙腈气体的低压光谱，其吸收特征接近多普勒极限，光谱采样间隔为48.8 MHz，光谱分辨率小于5 MHz，信噪比约为50 dB。所提出的方法的成功演示清楚地表明了实现低复杂性，MHz分辨率太赫兹光谱仪器的巨大潜力。
2019-08-03 physics.ins-det physics.optics
