利用原子的塞曼光谱对半导体激光器进行稳频解析.PDF

第 2 4 卷 , 第6 期 　 　　　　　　　　　　　光 谱 学 与 光 谱 分 析 Vol24 ,No 6 ,pp 659662 2 0 0 4 年 6 月 　　　　　　　　　　　 　Sp ectroscopy and Sp ectral Analysis J une , 2004 　 利用原子的塞曼光谱对半导体激光器进行稳频 江开军 , 王 　谨 , 李 　可 , 何 　明 , 涂鲜花 , 詹明生 中国科学院武汉物理与数学研究所 , 波谱与原子分子国家重点实验室 , 湖北 武汉 　43007 1 摘 　要 　中性原子的超精细能级在磁场中产生塞曼分裂 , 另外 , 左旋和右旋圆偏振光激发下原子的跃迁选 择定则不同 , 因此 , 原子在超精细塞曼能级间的吸收谱峰相对无磁场条件下的吸收谱峰有一定的移动 。利用 这一点 , 验证了一种简单 、灵活的方法对半导体激光器进行稳频 , 使激光器的线宽稳到小于 1 M Hz 。通过对 实验结果的分析 , 发现由左旋和右旋圆偏振光激发引起的原子吸收谱峰移动之和与饱和吸收峰半高宽相等 时 , 稳频效果最好 。 主题词 　超精细能级结构 ; 色散线型 ; 激光器的线宽 ; 塞曼分裂 中图分类号 :O562 　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :(2004) 引　言 ( ) [ 13 ] 　　自从磁光阱 MO T 在 1985 年实现 , 特别是 1995 年 B EC 的实现[4 , 5 ] 以来 , 冷原子的研究受到越来越多的关注 。 中性原子的激光冷却与囚禁要求对激光器频率进行稳定并对 频移量进行严格的控制 。特别是在 B EC 的实验中对激光器 频率稳定度要求更高 , 对频率稳定点设定要求更加灵活 。因 此 , 如何找到一种简单可靠的稳频移频方法是冷原子物理实 验的关键所在 。 二极管激光器是冷原子实验中常用的激光器 。但配有电 ( ) 流 , 温度控制的光栅外腔反馈式二极管激光器 如 DL 100 的 有效线宽为 10 M Hz 量级 。Wieman 等[6 ] 用饱和吸收法对光栅 Fig1 　Experiment setup 外腔反馈式二极管激光器进行稳频和移频 , 但误差信号只选 DL 100 , OP TICA diode laser ; BS , Beam splitter ; PBS , Polarization [7 ] λ λ 在饱和吸收峰的一侧 , 容易造成正反馈 。国内北京大学 、 beam splitter ; / 2 , / 4 , Wave plate ; M , Allreflection mirror ; FP , 上海光机所[8 ] 和武汉物理与数学所[9 ] 都采用饱和吸收和 FabryPerot frequency spect rum analyzer AOM 相结合的方法对半导体激光器进行稳频 , 并分别在 Cs , ( ) ( ) Na , Rb 的冷原子研究中获得了应用 。但饱和吸收方法稳频 束片 B S 分成一束较弱 约为 1 mW 的探测光和一束较强的