[发明专利]原子里德堡态激发方法及激光系统

说明书

本申请提供的原子里德堡态激发方法及激光系统，利用第一激光发射装置和第二激光发射装置出射激光，经过倍频装置，最终产生用作激发原子里德堡态的探测光和耦合光，经光纤合束器合束输出激发原子里德堡光谱。本申请的原子里德堡态激发激光系统使用电磁诱导透明装置对第二激光发射装置锁频，电磁诱导透明装置无腔体设计，抗外界振动能力强。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其是涉及一种原子里德堡态激发方法及激光系统。

背景技术

里德堡原子光谱可用于微波电场精密测量。相比于传统微波测量方案，里德堡光谱可溯源至频率，具有极高测量精度，是下一代传感和测量技术的发展方向。

里德堡原子光谱依赖精确的量子态制备，高激发里德堡原子制备通常采用阶梯型双光子激发方案。该方案一方面可以实现多种初始量子态的制备，另一方面有利于获得高精密光谱。里德堡原子典型能级线宽kHz，其对激发光场线宽有较高要求。半导体激光器和固体激光器典型线宽MHz，通常采用窄线宽超稳腔系统和PDH锁频技术实现激光频率锁定和线宽压窄，以满足里德堡原子的窄线宽激发。对于¹³³Cs铯原子，通常利用半导体激光器出射的852nm激光与509nm激光的双光子激发方案实现原子里德堡态制备。半导体激光器的线宽较大，一般为MHz量级，且出光功率较小，通常为百mW。而且由于半导体激光器(ECDL)的原子里德堡态激发系统采用超稳腔锁频设计，抗外界振动能力较差，且体积庞大不易集成。

发明内容

基于此，为了解决使用半导体激光器的原子里德堡态激发系统抗外界振动能力较差，且体积庞大不易集成的问题，本发明提出一种原子里德堡态激发方法及激光系统。

一种原子里德堡态激发激光系统，包括：第一激光发射装置；第一倍频装置，与所述第一激光发射装置连接；锁频装置，与所述第一倍频装置和所述第一激光发射装置连接；第二激光发射装置；第二倍频装置，与所述第二激光发射装置连接；电磁诱导透明装置，与所述第一倍频装置、所述第二倍频装置和所述第二激光发射装置连接；光纤合束器，与所述第一倍频装置和所述第二倍频装置连接。

在一个实施例中，所述第一激光发射装置包括：第一种子源，用于出射第一激光；第一光纤放大器，与所述第一种子源连接，用于放大所述第一激光的功率。

在一个实施例中，所述第二激光发射装置包括：第二种子源，用于出射第二激光；第二光纤放大器，与所述第二种子源连接，用于放大所述第二激光的功率。

在一个实施例中，所述第一种子源和所述第二种子源为光纤激光器。

在一个实施例中，所述第一激光波长为1704nm。

在一个实施例中，所述第二激光波长为1018nm。

在一个实施例中，所述第一倍频装置和所述第二倍频装置为全光纤波导型倍频器。

在一个实施例中，所述锁频装置包括饱和吸收光谱稳频装置。

在一个实施例中，所述锁频装置包括波长计。

一种原子里德堡态激发方法，应用于上述任一实施例所述的原子里德堡态激发激光系统，所述方法包括：

控制所述第一激光发射装置出射所述第一激光，以及所述第二激光发射装置出射所述第二激光；

所述第一激光进入所述第一倍频装置实现二次谐波倍频得到第一倍频光，所述第二激光进入所述第二倍频装置实现二次谐波倍频得到第二倍频光；

所述第一倍频光进入所述锁频装置后对所述第一激光发射装置进行频率锁定，所述第一倍频光与所述第二倍频光进入所述电磁感应透明装置对所述第二激光发射装置进行频率锁定；

所述第一倍频光与所述第二倍频光进入所述光纤合束器合束输出。