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基于噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术实现光纤激光器到1530.58 nm NH3亚多普勒饱和光谱的频率锁定

贾梦源 赵刚 周月婷 刘建鑫 郭松杰 吴永前 马维光 张雷 董磊 尹王保 肖连团 贾锁堂

基于噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术实现光纤激光器到1530.58 nm NH3亚多普勒饱和光谱的频率锁定

贾梦源, 赵刚, 周月婷, 刘建鑫, 郭松杰, 吴永前, 马维光, 张雷, 董磊, 尹王保, 肖连团, 贾锁堂
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  • 噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)由于结合了频率调制光谱与腔增强光谱两种技术,不仅可以将激光耦合到高精细度谐振腔大幅提高腔内功率,还可以实现低气压样品气体的高灵敏测量,因此基于该技术可以实现分子吸收线的饱和,获得亚多普勒光谱,从而能作为激光频率锁定的参考.本文基于光纤激光器的NICE-OHMS技术,将光纤激光器频率锁定到NH3的亚多普勒吸收线上.首先分析了基于Pound-Drever-Hall和DeVoe-Brewer技术实现激光到腔模和调制频率到腔自由光谱区频率锁定的性能,之后在腔内气压为70 mTorr条件下,测量了半高全宽为2.05 MHz的NH3亚多普勒信号,最后将1.53 μm的光纤激光器频率锁定到该亚多普勒吸收线上,相对频率偏差为16.3 kHz,阿伦方差结果显示,136 s积分时间下频率稳定度达到1.6×10-12.
      通信作者: 马维光, mwg@sxu.edu.cn
    • 基金项目: 国家重点研发计划项目(批准号:2017YFA03044200)、长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT13076)、国家自然科学基金(批准号:11434007,61475093,61378047,61675122,61622503,61575113,11704236)、山西省青年科学基金(批准号:2015021105)、山西省回国留学人员科研资助项目(批准号:2017-016)和山西省高等学校重点学科建设项目资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-28
  • 修回日期:  2018-03-16
  • 刊出日期:  2019-05-20

基于噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术实现光纤激光器到1530.58 nm NH3亚多普勒饱和光谱的频率锁定

  • 1. 山西大学, 激光光谱研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 030006;
  • 2. 山西大学, 极端光学协同创新中心, 太原 030006;
  • 3. 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
  • 通信作者: 马维光, mwg@sxu.edu.cn
    基金项目: 

    国家重点研发计划项目(批准号:2017YFA03044200)、长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT13076)、国家自然科学基金(批准号:11434007,61475093,61378047,61675122,61622503,61575113,11704236)、山西省青年科学基金(批准号:2015021105)、山西省回国留学人员科研资助项目(批准号:2017-016)和山西省高等学校重点学科建设项目资助的课题.

摘要: 噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)由于结合了频率调制光谱与腔增强光谱两种技术,不仅可以将激光耦合到高精细度谐振腔大幅提高腔内功率,还可以实现低气压样品气体的高灵敏测量,因此基于该技术可以实现分子吸收线的饱和,获得亚多普勒光谱,从而能作为激光频率锁定的参考.本文基于光纤激光器的NICE-OHMS技术,将光纤激光器频率锁定到NH3的亚多普勒吸收线上.首先分析了基于Pound-Drever-Hall和DeVoe-Brewer技术实现激光到腔模和调制频率到腔自由光谱区频率锁定的性能,之后在腔内气压为70 mTorr条件下,测量了半高全宽为2.05 MHz的NH3亚多普勒信号,最后将1.53 μm的光纤激光器频率锁定到该亚多普勒吸收线上,相对频率偏差为16.3 kHz,阿伦方差结果显示,136 s积分时间下频率稳定度达到1.6×10-12.

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