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MOGLabs注入锁定放大系统简介

发布时间:2022-02-14 09:35:13 浏览量:1941 作者:Robert

摘要

半导体激光器近年来凭借其体积小、寿命长、价格低、便于操作、波长可调谐等特点被广泛应用,但在冷原子领域还对功率有一定的要求,而注入锁定技术统是一种获得窄线宽、大功率的单模激光器良好方法。MOGLabs提供了注入锁定放大系统ILA,并通过MOGILD软件自动调整电流,实现更好的锁定。

正文


MOGLabs注入锁定放大系统简介

注入锁定是一种主要应用于连续单频激光源的技术,兼顾高输出功率以及极低的强度噪声与相位噪声。通常来说高功率激光器要实现低噪声性能以及单频输出有困难,因为这些激光器往往很容易受到机械振动的影响,不能使用非常低噪声的泵浦源,并会受到显著的温度影响。特别是对于冷原子实验中,如激光冷却与俘获原子或玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)实验,对于冷却光的要求是比较高的,并且为了获得足够多的冷原子数,一般要求较高的激光功率,同时冷却光的线宽要小于相应的跃迁能级的自然线宽,并且对激光器的频率稳定性要求很高,为了获得窄线宽、高功率、稳频率的冷却光,可以采用注入锁定技术。


注入锁定可以很好解决满足这些需求。MOGLabs提供由种子激光器、放大器以及相应的控制器等组成的注入锁定放大系统ILA,相比于昂贵的光学倍频(SHG)系统,ILA更加紧凑和成本也更低,并且光束质量优于锥形放大器TA系统。在这里高输出功率是由一个高功率激光器产生的,称为从激光器(slave laser)或者放大器(amplifier)。并且采用一个低噪声低功率的激光器输出注入到放大器的谐振腔中,这个低功率激光器被称为主激光器master laser)或者称为种子激光器(seed laser)。

如果主激光器和自由运行的从激光器的频率足够接近,主激光器的模式在注入的谐振腔内建立起稳定的振荡,从激光器自由运转的模式则被完全抑制,实现了单模注入锁定。迫使从激光器精确地工作在输入的频率上,噪声相对较小。并且注入的功率越高,主激光器和从激光器谐振之间的允许频率偏移也越大。有必要时可用先对主激光器进行稳频,锁定到外部参考信号,可以进一步对从激光器的线宽压窄。种子注入技术可以达到接近量子限制的强度和相位噪声。 



MOGLabs ILA注入锁定激光系统提供高达1W的可调谐高相干光辐射,用于光晶格钟、原子冷却、玻色-爱因斯坦凝聚、离子捕获和其他光谱应用。它再现了种子激光的光谱,保持线宽的同时,增加输出功率高达400倍(+26 dB)。种子激光器方面可配置Cateye (λ>500nm)或Littrow (λ<500nm)两种型号。MOGLabs DLC和ILD驱动器非常适合于操作种子光和放大器系统。MOGLabs注入锁定系统非常稳定,因为它采用了一种专有的方法,可以自动跟踪放大器二极管的电流,以保持对种子激光的锁定。通过MOGILD软件控制MOGLabs注入锁定放大器,不但可以自动调整放大器二极管电流以保持锁定,并且通过在放大器电流上施加斜坡信号,在出口处借助光束采样器,允许连续监测放大的激光输出。采集IL Scan图像,对注入锁定的效果有直观的判断。



如图2所示,左侧这样明显的下降沿即代表着自动锁定成功,而右侧图像中没有清晰的边缘则代表了放大器没有锁定成功,同时也能根据IL Scan图像判断种子激光器是否可以优化,如发生跳模或多模输出。右侧图中可能因为种子激光器输出的线宽太大导致锁定失败的,对于注入锁定的进一步优化非常便捷,提供了较为明确的改进方向。


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