Phase-Locked, Low-Noise, Frequency Agile Titanium: Sapphire Lasers for Simultaneous Atom Interferometers
利用腔内电光相位调制器实现了两台功率大于1.6W的钛宝石激光器的相位锁定，在1 MHz处的相位噪声为-138dBc/Hz。从1 Hz到10 kHz，剩余相位方差为2.5 × 10^（-8 rad ^2。在200 ns内实现高达4 MHz的瞬时偏移频率步长。同步原子干涉仪可以通过抑制光学振动的常见影响，在差分测量中充分利用这种超低相位噪声。
2005-10-21 physics.atom-ph physics.optics
Development of an optimal laser for chirp cooling of positronium based on chirped pulse-train generator
本文研制并表征了一种基于啁啾脉冲串发生器的243 nm脉冲激光器，其啁啾率和线宽满足正电子素啁啾冷却需求，结合数百微焦耳脉冲能量，使Ps激光冷却实验成为可能。
2023-08-01 hep-ex 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
Long-term stabilization of the length of an optical reference cavity
为了获得光学参考腔的高度长期长度稳定性，其自由光谱范围通过精确且稳定的频率合成器来锁定。锁定方案是双重的：激光器被锁定在参考法布里-珀罗腔的N $^{th}$模式上，并且部分激光在频率上移动以与腔的（N+1）$^{th}$模式谐振。这种位移是由安装在双通方案中的声光调制器（AOM）产生的，与参考腔的自由光谱范围的一半相匹配。所得到的腔的长度的绝对稳定达到每秒10个$^{-11}$水平，受限于锁定转移特性和AOM控制合成器的频率稳定性。
2005-09-16 physics.atom-ph
139 GHz UV phase-locked Raman laser system for thermometry and sideband cooling of $^9$Be$^+$ ions in a Penning trap
我们演示了两个紫外激光源的相位锁定的基本红外激光调制的第四阶边带使用电光调制器和相位锁定的一个边带的第二个基本红外激光。随后的和频产生和二次谐波产生成功地将频率偏移转换到紫外域。在139 GHz的相位锁定确认通过受激拉曼跃迁测温的$^9$的$^+$离子限制在低温潘宁陷阱。该技术可用于单$^9$ Be $^+$离子的边带冷却以及Penning阱中的共振冷却方案和基于量子逻辑的测量。
2021-10-18 physics.atom-ph quant-ph
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 method for independent and continuous tuning of $N$ lasers phase-locked to the same frequency comb
我们提出了一种方法的相位锁定任何数量的连续波激光器的光学频率梳（OFC），使独立的频率定位和控制的每个激光器，同时仍然保持锁定OFC。该方案采用了声光调制器（AOM）的双程配置添加到每个激光器之前，它的光是比较光外差与comb. only的要求是，双程AOM设置的调谐带宽大于OFC重复率的一半。实验结果表明，该方案可实现任意频率调谐精度，调谐速率为200 MHz/s，读出精度为1 kHz。
2015-08-26 physics.atom-ph physics.optics
Power-efficient frequency switching of a locked laser
我们展示了一种新的和有效的激光锁定技术，使大的频率跳变，同时保持激光锁定。一个二极管激光器被锁定在一个可变的偏移量从一个多普勒自由的光谱特征的铷蒸汽。这是通过在将光发送到具有声光调制器（AOM）的光谱单元之前对激光进行频移来完成的。锁定激光器的频率准瞬时地在远大于光谱特征的宽度（即，通常的锁定范围）上切换。这是通过同时切换AOM频率和对激光电流施加前馈来实现的。我们的技术的优点是由AOM引起的功率损耗和光束行走不影响主输出光束，而只影响用于光谱学的一小部分光。激光频率的瞬态偏移仅为几MHz，持续时间约为0.2 ms，受到我们锁定电子器件带宽的限制。我们提出的方程描述的瞬态行为的误差信号和激光频率定量。它们与测量结果吻合得很好。该技术也适用于其他类型的激光器。
2003-10-08 physics.atom-ph physics.ins-det
Compact single-seed, module-based laser system on a transportable high-precision atomic gravimeter
一个单一的种子，基于模块的紧凑型激光系统上演示了一个可移动的$^{87}\text{Rb}$为基础的高精度原子重力仪。原子干涉所需的激光频率由自由空间声光调制器（AOM）和谐振电光相位调制器（EOM）提供。来自同一激光器的两个光路之间的光学锁相环提供了分别使用AOM和EOM的由6.835 GHz的超精细频率分离的两个激光频率之间的容易的频率操纵。我们的方案避免了寄生拉曼跃迁存在于直接EOM调制方案（直接调制在超精细分裂的频率），这对重力测量的准确性有不利影响。光锁相环还通过拉曼激光器的相位偏移提供了一种方便的振动补偿方式。此外，模块化设计方法允许每个单独的光学模块上的即插即用性质，并且还增加了光学系统的机械稳定性。我们证明了高精度的重力测量与17.8 $μ\text{Gal}$稳定超过250秒的平均时间和2.5 $μ\text{Gal}$稳定超过2小时的平均时间。
2022-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Progress towards ultracold Sr for the AION project -- sub-microkelvin atoms and an optical-heterodyne diagnostic tool for injection-locked laser diodes
针对AION项目长基线原子干涉仪对超冷原子云的需求，本文报告了用于锶原子689纳米跃迁的注入锁定激光系统及窄带MOT捕获，并通过双通AOM外差法验证注入质量，最终实现812±43纳开尔文的原子云。
2023-10-12 astro-ph.IM hep-ex physics.atom-ph
Highly stable modular-assembled laser system for a dual-atom-interferometer gyroscope
针对原子干涉陀螺仪激光系统热稳定性差的问题，提出一种基于光纤激光器和全石英连接光学模块的紧凑型模块化激光系统，实现高功率、频率和偏振稳定性，并在5-50°C范围内验证了陀螺仪条纹对比度，推动了原子干涉传感器的现场应用。
2024-11-19 physics.atom-ph
Performance of an optical single-sideband laser system for atom interferometry
本文报道了一个最近开发的光学单边带（OSSB）激光系统的详细性能表征的基础上的IQ调制器和二次谐波产生的铷原子干涉实验。测量的性能被用来评估噪声的贡献，这OSSB激光系统时，它被应用于驱动受激拉曼跃迁在$^{87}$ Rb的重力加速度的精确测量。激光系统抑制了不想要的边带分量，但是当利用这种OSSB激光系统执行频率啁啾时，需要应用附加的相移补偿。在当前实验中，OSSB激光系统的总相位噪声贡献对于具有$T=120$ ms的询问时间的单个原子干涉序列为72 mrad，其对应于每次发射32 n $g$的相对精度。主要的噪声源被发现在边带和载波分量之间的相对强度波动和微波源的相位噪声。
2020-04-24 physics.atom-ph
Delivering pulsed and phase stable light to atoms of an optical clock
在光学时钟中，离子或中性原子的跃迁是使用脉冲超窄激光场来询问的。在测量过程中，激光器的系统相位啁啾或光程长度的变化会导致被询问原子所看到的频率偏移。虽然连续光链路的稳定化现在是一种即使在长距离上也很成熟的技术，但是脉冲光的相位稳定链路造成了额外的困难，并且迄今为止还没有得到证明。除了实验室可能的温度或压力漂移（这可能通过稳定地改变光路长度而导致多普勒频移）之外，时钟激光的脉冲需要稳定锁的短稳定时间。我们的光学路径长度稳定使用来自镜子的逆反射光，该镜子在黑暗时间期间相对于被询问的原子和合成信号是固定的。长度变化和频率啁啾由开关AOM补偿。对于我们的锶光晶格时钟，我们已经确保由包括脉冲声光调制器的光纤链路引入的移位低于$2\cdot 10^{-17}$。
2012-02-10 physics.atom-ph physics.optics
Comparative Analysis of Phase Noise for different configurations of Bragg lattice for an Atomic Gravimeter with Bose-Einstein Condensate
本文比较了基于玻色-爱因斯坦凝聚体的原子重力仪中两种布拉格光束生成构型的相位噪声，发现单声光调制器携带双锁相频率的构型可将10 kHz以下频带相位噪声抑制4.7倍，并在10 ms干涉时间内实现99.7 μGal/√Hz的灵敏度。
2023-12-01 physics.atom-ph quant-ph
High-power, low-phase-noise, frequency-agile laser system for delivering fiber-noise-cancelled pulses for Strontium clock atom interferometry
本文展示了一套用于超冷锶698 nm钟跃迁单光子原子干涉测量的激光系统，通过相干结合两台Ti:Sapphire激光器实现200 MHz快速啁啾，并利用主动噪声消除光纤方案向原子传递4 W脉冲光束。
2022-12-13 gr-qc physics.atom-ph physics.optics
Injection-locking of violet laser diodes with a 3.2GHz offset frequency for driving Raman transitions in 43Ca+
采用光注入锁定技术，将两个连续运转的单模紫光（397 nm）半导体激光器锁定到一个外腔半导体激光器上。双通1.6GHz声光调制器用于在两个从激光器之间提供3.2GHz的偏移频率。在室温下，每个从光束的可用输出高达20 mW，注入功率低至25 μW。用光学外差法测量了两个从光束之间的拍音，在3.2GHz处测得线宽≤ 10 Hz。我们还估计，自由运行的线宽的主激光器约为3 MHz，光学外差与类似的设备。
2012-12-26 physics.atom-ph physics.optics
Laser frequency stabilization based on steady-state spectral-hole burning in Eu$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$
本文提出并分析了一种利用Eu $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$中光谱空穴的稳态花样来稳频的方法。三个区域的光谱孔的创建，间隔频率的基态超精细分裂的$~^{151}$ Eu $^{3+}$。的吸收模式被示出后，激光频率稳定天不降解。将锁定到这种稳态谱孔图案的激光器与独立腔稳定激光器和Yb光学晶格时钟的光学频率比较表明，谱孔分数频率不稳定性为$1.0\times10^{-15}~ τ^{-\frac{1}{2}}$，在$τ= 73$ s处平均为$8.5^{+4.8}_{-1.8}\times10^{-17}$。在施加到光纤耦合电光调制器的RF驱动的频率下的残余幅度调制通过主动伺服被减小到小于在$τ>$ 1 s下的$1\times10^{-6}$分数幅度调制。剩余幅度调制对激光频率不稳定性的贡献通过将透射和入射光电探测器信号数字分割为小于$τ>$ 1 s处的$1\times10^{-16}$而进一步减小。
2015-04-09 physics.atom-ph
Cesium Based Laser-Atomic Oscillator
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
首次演示了基于铯原子的激光原子振荡器，可作为最简主动原子钟或自振荡地磁场原子磁力计，实现光学和电学振荡信号输出。
2026-07-01 physics.atom-ph
Dynamic Fabry-Perot cavity stabilization technique for atom-cavity experiments
提出一种低成本主动稳定技术，通过EOM移位SAS信号与PDH误差信号实现中等精细度FP腔的锁定与超过100 MHz的动态调谐，精度低于1 MHz，适用于各类腔QED实验。
2023-10-25 physics.atom-ph quant-ph
Investigations of optical pumping for magnetometry using an auto-locking laser system
我们研制了一种用于高精度磁力测量的多功能脉冲激光系统。该系统的工作波长可以被配置为光学泵浦诸如铷和铯的碱蒸气。该激光系统由一个自动锁定，干涉滤波器稳定，外腔二极管激光器（ECDL），锥形波导放大器，和脉冲模块。自动锁定控制器可以由未经训练的操作员使用，以相对于原子、分子和固态光谱标记库稳定激光频率。在连续波（CW）模式下，ECDL输出可以从20 mW放大到2 W。脉冲模块，其中包括一个声光调制器（AOM），可以产生脉冲的持续时间为20纳秒和几MHz的重复率。因此，该激光系统非常适合于诸如重力测量、磁力测量和差分吸收激光雷达等应用。在这项工作中，我们专注于磁强计的应用，并证明激光源是适合于光学泵浦铷蒸气。我们还描述了光抽运相关的铷D1和D2跃迁分别在795 nm和780 nm的数值模拟。这些研究是相关的新一代便携式，铷，自旋交换弛豫自由（SERF）磁力计，能够灵敏度为1 fT Hz-1/2 1的设计和建设。
2018-05-18 physics.atom-ph
Multiplexed sub-Doppler spectroscopy with an optical frequency comb
利用电光相位调制器和啁啾射频波形产生的光学频率梳对钾原子的$D_1$和$D_2$跃迁进行饱和和泵浦探测光谱研究。梳齿间距为200 kHz，光学带宽为2 GHz的超精细跃迁可以同时观察到。干涉图的记录时间短至5 $μ$ s（对应于梳齿间距倒数的时间尺度）。重要的是，只要激光载波频率位于多普勒轮廓内，就可以测量子多普勒特征，从而消除了对慢扫描或子多普勒特征的频率的先验知识的需要。亚多普勒光学频率梳光谱学具有极大地减少采集时间的潜力，并且允许对目前难以处理的复杂分子和原子光谱进行快速和准确的分配。
2016-09-20 physics.atom-ph physics.chem-ph 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
A compact ultranarrow high-power laser system for experiments with 578nm Ytterbium clock transition
在本文中，我们提出了一个紧凑的，高功率的激光系统，能够激发在578 nm的镱时钟跃迁的实现。从基于1156 nm量子点芯片的外腔激光器开始，利用腔内电光调制器，我们能够通过倍频获得高达60 mW的578 nm可见光。激光器以500 kHz带宽锁定到超低膨胀玻璃腔，通过原始的热绝缘和校正系统稳定在其零热膨胀温度系数。这种激光器允许在5分钟内观察费米$^{173}$ Yb的时钟跃迁，线宽< 50 Hz，仅受约0.1 Hz/s的残余频率漂移的限制。
2015-09-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
A fibered laser system for the MIGA large scale atom interferometer
我们描述了一个紧凑的，自主的光纤激光器系统，产生激光冷却，捕获，操纵和检测$^{87}$ Rb原子-一个典型的原子物种新兴的量子技术所需的光学频率的实现和表征。该设备是Muquans公司定制的激光系统，旨在用于法国Souterrain à Bas Bruit（LSBB）具有挑战性的操作环境，其中正在地下建造一个新的大型原子干涉仪-MIGA天线。移动工作台包括四个频率捷变的C波段电信二极管激光器，这些激光器在通过高功率光纤放大器后倍频至780 nm。第一激光器通过锁定放大在饱和吸收信号上频率稳定，该饱和吸收信号通过光学锁相环用作其他三个激光器的光学频率参考。功率和偏振稳定性通过一系列定制的、灵活的微光分光器/合光器来保持，这些分光器/合光器包含偏振光学器件、声光调制器和快门。在这里，我们将展示激光系统的设计，展示其可靠性、稳定性、遥控和灵活性，同时保持实验室设备的质量。我们通过测量功率、偏振和频率稳定性来表征激光系统。最后，我们使用冷原子源MIGA项目的演示，并表明，该激光系统满足实现天线的所有要求。
2019-11-27 physics.atom-ph physics.ins-det
Long-term laser frequency stabilization with an FPGA-controlled scanning cavity
University of Trieste（的里雅斯特大学）；Elettra Sincrotrone Trieste S.C.p.A.（Elettra 特里埃斯特同步辐射中心）；Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）；Istituto Officina dei Materiali del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IOM)（意大利国家材料工坊研究所）；Department of Engineering and Architecture, University of Trieste（的里雅斯特大学工程与建筑系）
提出基于FPGA的扫描转移腔锁定方案，通过连续扫描法布里-珀罗腔同时稳定多个激光器，利用低延迟实现快速扫描，达到亚MHz长期稳定，并验证于镱原子磁光阱实验。
2026-06-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.ins-det
