亚稳态氪原子饱和吸收光谱无调制激光稳频

摘要

近年来，用激光冷却原子及其相关应用一直是原子分子物理的研究热点。我们计划实现高效率的亚稳态氪原子的囚禁，获得样品中痕量放射性<'81>Kr同位素的丰度，用以测定样品的年代。冷原子实验需要窄线宽输出的激光光源，且对激光频率的短期抖动和长期漂移也有较高的要求，因此必须对激光频率进行锁定。实验中我们采用了两套方案对钛宝石激光器在81nm附近进行稳频，并进行了比较。 本论文首先简介了激光冷却原子技术原理，对激光稳频技术方法做了概述，阐明了激光频率的稳定对冷原子实验的意义。 其次，从理论上详细分析了激光稳频的原理；对一些具有代表性的稳频方法做了展开介绍；并对我们实验中用到的相位调制光谱技术进行了进一步的讨论，分析了调制参数的改变对实验结果的影响，对相位调制稳频技术做了理论上的说明。 最后，详细描述了钛宝石激光器稳频实验的整个过程，并对结果进行了分析。实验中，我们利用亚稳态氪原子<'2>P<,3/2>5p[5/2]<,3>-<'2>P<,3/2>5s[5/2]<,3>饱和吸收光谱，分别使用电光调制器相位调制和声光调制器移频调制的方法，结合相敏检测，实现了钛宝石激光器相对于亚稳态氪原子的811.5nm饱和吸收线的频率锁定。由获得的鉴频曲线以及误差信号估算，激光频率漂移从稳频回路开路时的超过8MHz，减小到回路闭合时的约1MHz，并可实现对激光频率数小时的稳定。该稳频后的激光光源被成功地用于激光冷却亚稳态氪原子各个稳定同位素。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.1.1冷原子概述

1.1.2氪原子冷却

1.2激光稳频技术发展概况

1.3论文结构安排

参考文献

第2章激光稳频的原理与方法

2.1激光稳频原理

2.1.1激光频率变化的数学模型

2.1.2影响激光频率稳定的因素

2.1.3频率的稳定性和复现性

2.1.4“拍频”方法测量频率稳定度

2.2激光稳频方法

2.2.1兰姆凹陷稳频

2.2.2塞曼效应稳频

2.2.3双纵模热稳频

2.2.4 F-P腔稳频

2.2.5饱和吸收稳频

2.3相位调制光谱

2.3.1相位调制过程的数学推导

2.3.2电光晶体相位调制器

2.3.3调制参数的选择

2.3.4相位调制稳频

参考文献

第3章亚稳态氪原子饱和吸收光谱稳频钛宝石激光器实验

3.1氪原子能级结构和同位素位移

3.2亚稳态氪原子的产生

3.3相位调制稳频方法

3.4声光偏频稳频方法

3.5实验结果和讨论

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果