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用于互组跃迁谱测量的窄线宽激光系统

高峰 刘辉 许朋 王叶兵 田晓 常宏

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用于互组跃迁谱测量的窄线宽激光系统

高峰, 刘辉, 许朋, 王叶兵, 田晓, 常宏

Narrow linewidth laser system used for the intercombination transition spectrum measurement

Gao Feng, Liu Hui, Xu Peng, Wang Ye-Bing, Tian Xiao, Chang Hong
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  • 采用Pound-Drerer-Hall 稳频技术将689 nm激光锁定在高精细度超稳极低膨胀系数材料腔上,实现用于探测锶原子互组跃迁谱的窄线宽激光. 利用光腔衰荡光谱技术,测量了不同阶次多横模情况下腔的精细度,并在理论上分析了平凹型Fabry-Perot腔的损耗与多横模阶次的关系. 考虑了光开关延时及探测器响应时间在测量中的影响,对腔衰荡时间的实验测量值进行了修正. 利用光纤飞秒光频梳测量了激光器的频率漂移,测出窄线宽激光频率稳定度的秒稳优于2.8×10-13. 利用窄线宽激光在锶原子束上观测到具有高信噪比的窄线宽原子跃迁谱线,实验测得谱线的线宽为55 kHz,该窄线宽原子谱线可应用于锶原子二级冷却激光绝对频率的精确测量及锶原子互组跃迁谱的四种同位素位移测量.
    We observe the intercombination transition spectrum of alkaline-earth strontium, using a stable narrow 689 nm laser which is locked to a high fineness ultralow expansion reference cavity. The finesse is measured using cavity ring down techniques in different transverse modes of the cavity. Additionally, the response time of optical switch and PD monitor are taken into consideration in the measurement. Using a fiber-based optical frequency comb, the Allan deviation calculated from the counter value of the beat frequency shows a stability of 2.8× 10-13 in a 1 s averaging time. The saturation spectrum is measured with a minimum sub-Doppler width of 55 kHz. The high resolution intercombination transition spectrum can be used for absolute frequency stabilization.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11074252,61127901)和中国科学院重点部署项目(批准号:KJZD-EW-W02)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11074252, 61127901), and Key Projects of Chinese Academy of Science (Grant No. KJZD-EW-W02).
    [1]

    Martinez Y N, Mickelson P G, Yan M, DeSalvo B J, Nagel S B, Killian T C 2009 Phys. Rev. Lett. 103 200402

    [2]

    Bloom B J, Nicholson T L, Williams J R, Campbell S L, Bishof M, Zhang X, Zhang W, Bromley S L, Ye J 2014 Nature 71 506

    [3]

    Targat R Le, Lorini L, Coq Y Le, Zawada M, Guéna J, Abgrall M, Gurov M, Rosenbusch P, Rovera D G, Nagórny B, Gartman R, Westergaard P G, Tobar M E, Lours M, Santarelli G, Clairon A, Bize S, Laurent P, Lemonde P, Lodewyck J 2013 Nature Commun. 4 2109

    [4]

    Lin Y, Wang Q, Li Y, Lin B, Wang S, Meng F, Zhao Y, Cao J, Zang E, Li T C, Fang Z J 2013 Chin. Phys. Lett. 30 014206

    [5]

    Katori H 2011 Nat. Photon. 5 203

    [6]

    Wang Q, Lin B, Zhao Y, Li Y, Wang S, Wang M, Zang E J, Li T C, Fang Z J 2011 Chin. Phys. Lett. 28 033201

    [7]

    Chen L, Hall L, Ye J 2006 Phys. Rev. A 74 053801

    [8]

    Jiang Y Y, Ludlow A D, Lemke N D, Fox R W, Sherman J A, Ma L S, Oates C W 2011 Nature Photon. 5 158

    [9]

    Chen N, Zhou M, Chen H Q, Fang S, Huang L Y, Zhang X H, Gao Q, Jiang Y Y, Bi Z Y, Ma L S, Xu X Y 2013 Chin. Phys. B. 22 090601

    [10]

    Gao F, Chang H, Wang X L, Tian X, Zhang S G 2011 Acta Phys. Sin. 60 050601 (in Chinese)[高峰, 常宏, 王心亮, 田晓, 张首刚 2011 物理学报 60 050601]

    [11]

    Gao F, Liu H, Xu P, Tian X, Wang Y, Ren J, Wu H B, Chang H 2014 AIP Adv. 4 027118

    [12]

    Collins Jr S A 1970 J. Opt. Soc. Am. 60 1168

    [13]

    Black E D 2001 Am. J. Phys. 69 79

    [14]

    Chen H Q, Jiang Y Y, Bi Z Y, Ma L S 2013 Sci. China: Technol. Sci. 56 1589

    [15]

    Kim D, Rhee H G, Song J B, Lee Y W 2007 Rev. Sci. Instrum. 78 103110

    [16]

    Romanini D, Kachanov A A, Sadeghi N, Stoeckel F 1997 Chem. Phys. Lett. 264 316

    [17]

    Li L F, Li Y, Chen L S 2010 Chin. J. Lasers 37 12

    [18]

    Du J J, Li W F, Wen R J, Li G, Zhang T C 2013 Acta Phys. Sin. 62 194203 (in Chinese)[杜金锦, 李文芳, 文瑞娟, 李刚, 张天才 2013 物理学报 62 194203]

    [19]

    Kessler T, Hagemann C, Grebing C, Legero T, Sterr U, Riehle F, Martin M J, Chen L, Ye J 2012 Nature Photon. 6 687

    [20]

    Cundiff S, Ye J 2003 Rev. Mod. Phys. 75 325

    [21]

    Meng F, Cao S, Cai Y, Wang G, Cao J P, Li T C, Fang Z J 2011 Acta Phys. Sin. 60 100601 (in Chinese)[孟飞, 曹士英, 蔡岳, 王贵重, 曹建平, 李天初, 方占军 2011 物理学报 60 100601]

  • [1]

    Martinez Y N, Mickelson P G, Yan M, DeSalvo B J, Nagel S B, Killian T C 2009 Phys. Rev. Lett. 103 200402

    [2]

    Bloom B J, Nicholson T L, Williams J R, Campbell S L, Bishof M, Zhang X, Zhang W, Bromley S L, Ye J 2014 Nature 71 506

    [3]

    Targat R Le, Lorini L, Coq Y Le, Zawada M, Guéna J, Abgrall M, Gurov M, Rosenbusch P, Rovera D G, Nagórny B, Gartman R, Westergaard P G, Tobar M E, Lours M, Santarelli G, Clairon A, Bize S, Laurent P, Lemonde P, Lodewyck J 2013 Nature Commun. 4 2109

    [4]

    Lin Y, Wang Q, Li Y, Lin B, Wang S, Meng F, Zhao Y, Cao J, Zang E, Li T C, Fang Z J 2013 Chin. Phys. Lett. 30 014206

    [5]

    Katori H 2011 Nat. Photon. 5 203

    [6]

    Wang Q, Lin B, Zhao Y, Li Y, Wang S, Wang M, Zang E J, Li T C, Fang Z J 2011 Chin. Phys. Lett. 28 033201

    [7]

    Chen L, Hall L, Ye J 2006 Phys. Rev. A 74 053801

    [8]

    Jiang Y Y, Ludlow A D, Lemke N D, Fox R W, Sherman J A, Ma L S, Oates C W 2011 Nature Photon. 5 158

    [9]

    Chen N, Zhou M, Chen H Q, Fang S, Huang L Y, Zhang X H, Gao Q, Jiang Y Y, Bi Z Y, Ma L S, Xu X Y 2013 Chin. Phys. B. 22 090601

    [10]

    Gao F, Chang H, Wang X L, Tian X, Zhang S G 2011 Acta Phys. Sin. 60 050601 (in Chinese)[高峰, 常宏, 王心亮, 田晓, 张首刚 2011 物理学报 60 050601]

    [11]

    Gao F, Liu H, Xu P, Tian X, Wang Y, Ren J, Wu H B, Chang H 2014 AIP Adv. 4 027118

    [12]

    Collins Jr S A 1970 J. Opt. Soc. Am. 60 1168

    [13]

    Black E D 2001 Am. J. Phys. 69 79

    [14]

    Chen H Q, Jiang Y Y, Bi Z Y, Ma L S 2013 Sci. China: Technol. Sci. 56 1589

    [15]

    Kim D, Rhee H G, Song J B, Lee Y W 2007 Rev. Sci. Instrum. 78 103110

    [16]

    Romanini D, Kachanov A A, Sadeghi N, Stoeckel F 1997 Chem. Phys. Lett. 264 316

    [17]

    Li L F, Li Y, Chen L S 2010 Chin. J. Lasers 37 12

    [18]

    Du J J, Li W F, Wen R J, Li G, Zhang T C 2013 Acta Phys. Sin. 62 194203 (in Chinese)[杜金锦, 李文芳, 文瑞娟, 李刚, 张天才 2013 物理学报 62 194203]

    [19]

    Kessler T, Hagemann C, Grebing C, Legero T, Sterr U, Riehle F, Martin M J, Chen L, Ye J 2012 Nature Photon. 6 687

    [20]

    Cundiff S, Ye J 2003 Rev. Mod. Phys. 75 325

    [21]

    Meng F, Cao S, Cai Y, Wang G, Cao J P, Li T C, Fang Z J 2011 Acta Phys. Sin. 60 100601 (in Chinese)[孟飞, 曹士英, 蔡岳, 王贵重, 曹建平, 李天初, 方占军 2011 物理学报 60 100601]

  • [1] 王永博, 唐曦, 赵乐涵, 张鑫, 邓进, 吴正茂, 杨俊波, 周恒, 吴加贵, 夏光琼. 基于Si3N4微环混沌光频梳的Tbit/s并行实时物理随机数方案. 物理学报, 2024, 73(8): 084203. doi: 10.7498/aps.73.20231913
    [2] 郭状, 欧阳峰, 卢志舟, 王梦宇, 谭庆贵, 谢成峰, 魏斌, 何兴道. 氟化镁微瓶腔光频梳光谱分析及优化. 物理学报, 2024, 73(3): 034202. doi: 10.7498/aps.73.20231126
    [3] 何星, 田中州, 王帅, 杨平, 许冰. 基于角谱传播理论的衰荡腔光场传输模型及调腔评价准则研究. 物理学报, 2023, 72(1): 014205. doi: 10.7498/aps.72.20221530
    [4] 金星, 肖莘宇, 龚旗煌, 杨起帆. 微腔光梳的产生、发展及应用. 物理学报, 2023, 72(23): 234203. doi: 10.7498/aps.72.20231816
    [5] 何星, 田中州, 王帅, 杨平, 许冰. 基于角谱传播理论的衰荡腔光场传输模型及调腔评价准则研究. 物理学报, 2022, 0(0): 0-0. doi: 10.7498/aps.71.20221530
    [6] 饶冰洁, 张攀, 李铭坤, 杨西光, 闫露露, 陈鑫, 张首刚, 张颜艳, 姜海峰. 用于光腔衰荡光谱测量的多支路掺铒光纤飞秒光梳系统. 物理学报, 2022, 71(8): 084203. doi: 10.7498/aps.71.20212162
    [7] 赵显宇, 曲兴华, 陈嘉伟, 郑继辉, 王金栋, 张福民. 一种基于电光调制光频梳光谱干涉的绝对测距方法. 物理学报, 2020, 69(9): 090601. doi: 10.7498/aps.69.20200081
    [8] 廖小瑜, 曹俊诚, 黎华. 太赫兹半导体激光光频梳研究进展. 物理学报, 2020, 69(18): 189501. doi: 10.7498/aps.69.20200399
    [9] 张伟鹏, 杨宏雷, 陈馨怡, 尉昊赟, 李岩. 光频链接的双光梳气体吸收光谱测量. 物理学报, 2018, 67(9): 090701. doi: 10.7498/aps.67.20180150
    [10] 康鹏, 孙羽, 王进, 刘安雯, 胡水明. 基于高精细度光腔锁频激光的分子吸收光谱测量. 物理学报, 2018, 67(10): 104206. doi: 10.7498/aps.67.20172532
    [11] 刘亭洋, 张福民, 吴翰钟, 李建双, 石永强, 曲兴华. 光学频率梳啁啾干涉实现绝对距离测量. 物理学报, 2016, 65(2): 020601. doi: 10.7498/aps.65.020601
    [12] 邢书剑, 张福民, 曹士英, 王高文, 曲兴华. 飞秒光频梳的任意长绝对测距. 物理学报, 2013, 62(17): 170603. doi: 10.7498/aps.62.170603
    [13] 朱敏昊, 吴学健, 尉昊赟, 张丽琼, 张继涛, 李岩. 基于飞秒光频梳的压电陶瓷闭环位移控制系统. 物理学报, 2013, 62(7): 070702. doi: 10.7498/aps.62.070702
    [14] 张继涛, 吴学健, 李岩, 尉昊赟. 利用光频梳提高台阶高度测量准确度的方法. 物理学报, 2012, 61(10): 100601. doi: 10.7498/aps.61.100601
    [15] 王叶兵, 陈洁, 田晓, 高峰, 常宏. 锶原子互组跃迁谱的实验研究. 物理学报, 2012, 61(2): 020601. doi: 10.7498/aps.61.020601
    [16] 高峰, 王叶兵, 田晓, 许朋, 常宏. 锶原子三重态谱线的观测及在光钟中的应用. 物理学报, 2012, 61(17): 173201. doi: 10.7498/aps.61.173201
    [17] 吴学健, 尉昊赟, 朱敏昊, 张继涛, 李岩. 基于飞秒光频梳的双频He-Ne激光器频率测量. 物理学报, 2012, 61(18): 180601. doi: 10.7498/aps.61.180601
    [18] 曹 琳, 王春梅, 陈扬骎, 杨晓华. 光外差腔衰荡光谱理论研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6354-6359. doi: 10.7498/aps.55.6354
    [19] 邓玉强, 王清月, 吴祖斌, 张志刚. 载波-包络相位对于基频光与其自身倍频光脉冲合成的影响. 物理学报, 2006, 55(2): 737-742. doi: 10.7498/aps.55.737
    [20] 赵宏太, 柳晓军, 曹俊文, 彭良友, 詹明生. Ba原子6s6p1P1←6s6s1S0跃迁的光腔衰荡光谱. 物理学报, 2001, 50(7): 1274-1278. doi: 10.7498/aps.50.1274
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-23
  • 修回日期:  2014-03-25
  • 刊出日期:  2014-07-05

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