将激光器的输出频率锁定于合适的参考频率上,可以有效地提高激光器的频率稳定度, 抑制激光器的频率起伏, 实现激光稳频。本文中, 我们在室温铯原子气室中研究了基于6S1/2-6P3/2-70S1/2阶梯型三能级系统的双色偏振光谱(TCPS), 并利用该TCPS实现了无调制激光稳频。实验中, 852 nm线偏振光作为探测光, 激光频率共振于6S1/2(F=4)→6rmP3/2(F'=5)跃迁线, 509 nm圆偏振光作为耦合光, 激光频率在6P3/2(F'=5)→70S1/2跃迁线附近扫描。圆偏振耦合光泵浦原子布居于不同Zeeman态, 实现介质各向异性。通过偏振光场对各向异性的原子介质的探测获得了里德堡态的TCPS。利用该里德堡态TCPS, 我们实现509nm激光对应于铯原子6P3/2 (F'=5)→70S1/2跃迁线的频率锁定。该TCPS提供了一种无调制的技术, 可用于多种里德堡态匹配的激光系统锁频, 对基于里德堡态精密测量有重要意义。

采用左旋和右旋圆偏振光分别作为探测光和耦合光,作用于铯原子62S1/2F=3-62P3/2F′=2简并二能级系统,借助探测光的吸收光谱观察到了由简并二能级中Λ型塞曼子能级结构导致的电磁诱导透明(EIT)现象。同时研究了不同耦合光的强度和失谐对电磁诱导透明的影响。由于在多普勒展宽背景下圆偏振光对塞曼子能级间的光抽运,从而不同塞曼子能级上布居出现明显的差异,电磁诱导透明的作用程度有所不同。而且对于在扫描探测光频率时由于存在速度选择机制使探测光通过铯气室后的吸收谱线发生的畸变作了定性分析。

将激光器输出频率相对于合适的参考频率标准进行锁定,可以有效地抑制激光器的频率起伏,提高激光器的频率稳定度。对铯原子偏振光谱进行平衡探测,当偏振光谱透射方向与偏振分束棱镜(PBS)偏振面之间的夹角选择合适时,平衡探测后的输出信号即为铯原子D2跃迁线的色散形鉴频信号。实验上实现了波长为852 nm的外腔式半导体激光器对应于铯原子6S1/2(F=4)→6P3/2(F′=5)超精细跃迁线的频率锁定。研究获得在50 s内激光器频率起伏小于±250 kHz,较相同时间内激光器自由运转时的频率起伏3 MHz有显著改善。这种频率锁定的方法不需要对激光器进行调制。

对于铯原子62S1/2(F=4)-62P3/2(F′=5)简并二能级系统,在一束较强的耦合光作用下,借助于弱探测光的吸收光谱观察到了电磁诱导吸收现象(EIA);同时在F=4-F′=3及F=4-F′=4跃迁频率附近观测到了V型三能级结构中的电磁诱导透明(EIT)。实验中还研究了耦合光场的强度和失谐对电磁诱导吸收的影响。对该系统中Zeeman子能级间的光抽运作用以及多个简并的二能级系统间相干作用的分析表明

利用半导体激光器可直接对注入电流进行高速调制的特点,将20 MHz射频(RF)信号直接加在半导体激光器的高频调制端口,射频信号的一部分经过相移器后,与雪崩光电探测器(APD)所探测的饱和吸收光谱信号进行混频,经低通滤波器后产生了类色散曲线;将半导体激光器的输出频率稳定在铯原子D2线的6S1/2(F=4)→6P3/2(F′=5)的超精细跃迁线上,实验所测的10 s内典型的频率起伏小于1 MHz;这种稳频技术不需锁相放大器,具有可避免低频段较高的强度噪声和较大的频率捕获范围的优点。

作为导电电极材料ITO透明薄膜被广泛应用于摄像管、场致发射板、等离子体显示及液晶显示器件中.通过实验我们发现被铯激活后的ITO薄膜具有光电发射效应.本文报告了实验的基本过程及对ITO-Cs薄膜光电发射特性的测试结果.ITO-Cs薄膜的光电发射特性对大面积的光电器件、平板显示器件的发展会有很大的促进作用.

将频率调制加在声光调制器上,用三次谐波探测法获得了铯原子D2线的三阶微分饱和光谱.采用这种激光器无调制扰动方案结合三次谐波锁频技术,实现了852 nm的分布布拉格反射器半导体激光器相对于6S1/2F=4-6P3/2F′=5超精细跃线的频率锁定.由锁定后的频率误差信号估算,10 s内激光频率起伏小于±350 kHz,相对频率稳定度约1×10-9.这种无调制扰动方案可以消除一般的饱和吸收稳频方法中由于直接对激光器进行频率调制而带来的额外频率噪声;三次谐波锁频技术的应用,还可有效地降低铯原子饱和吸收谱中剩余多普勒背景的影响.

铯原子共振滤光器(Cs-ARF)是目前实现蓝绿激光水下通讯的一种关键元件。本文详细研究了不同气压氩缓冲气体对Cs-ARF特性的影响,明显改善了Cs-ARF的响应速率和辐射转换效率。还研究了氮气及不同器件结构对Cs-ARF特性的影响。