DFB激光器倍频与调制转移光谱锁频

摘要

本文主要研究用于原子干涉仪的一套具有高集成度的新光路系统，着重对新光路方案中的两个重要技术—分布式反馈半导体激光器（下面简称DFB激光器）的倍频与其锁频—进行理论分析与实验研究。选用的DFB激光器，输出1560nm的激光，通过功率放大，然后倍频得到我们实验中需要的780nm激光。自由运转的DFB激光器频漂较宽，不能满足激光冷却原子实验对于激光频率稳定性、窄线宽（1MHz以下）的要求，由于调制转移光谱(MTS)具有受外界磁场影响小、过零信号斜率大的特点，我们研究了MTS光谱锁频。 本研究主要内容包括：第一章主要讲述了原子干涉仪实验的背景及新激光系统的光路方案；第二章介绍半导体激光器的工作原理，在此基础上，进一步阐述了DFB激光器的工作原理和工作特性；第三章讲述了非线性光学的原理，重点分析激光倍频的原理与提高倍频效率的方法。为了得到高效率、高稳定性的倍频光输出，我们研制了一套温控系统及其显示电路，控温的稳定度可以达到0.002℃；第四章主要阐述DFB激光器的锁频方案。在各种稳频方案中，我们选择了调制转移光谱锁频，它具有受外界条件影响小、过零信号斜率大的特点。阐述了调制转移光谱的原理及电路方案，电路方案中主要包括提高调制转移光谱信号信噪比方面做的一些工作；第五章是总结和展望。主要对这套新研制的激光系统中已经完成的工作做了总结，指出了需要进一步改进的地方，并对进一步的发展方向做了展望。

目录

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致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 光路方案

1．3 国内外研究现状

1．4 本文的主要工作

第2章 半导体激光器原理与DFB激光器

2．1 半导体的能带

2．2 半导体激光器的工作条件

2．3 DFB半导体激光器

第3章 非线性光学与激光倍频

3．1 非线性光学

3．2 倍频效率

3．3 相位匹配与准相位匹配

3．4 PPLN晶体的温控系统

3．5 实验结果

第4章 调制转移光谱锁频

4．1 电光调制器(EOM)原理

4．2 实验装置及原理

4．3 Rb泡加热

4．4 PD检测电路

4．5 EOM驱动及鉴相

4．6 实验结果

第5章 总结与展望

参考文献

附录A、85Rb和87Rb的能级结构图