[发明专利]基于光频梳增强冷铷原子双光子跃迁谐振的系统及方法

摘要

本发明公布了一种基于光学频率梳增强冷铷原子双光子跃迁谐振的系统及方法，由数字控制模块、参考源、混频器、光电探测器、偏振分光器、玻片、压电陶瓷、泵浦源、雪崩光电探测器、扩谱光纤、倍频晶体结构形成闭合环路，即光学频率梳，其物理输出包括偏振分光器的输出和数字控制模块的输出；基于光学频率梳，通过捕获和冷却交替的方法完成冷铷原子双光子跃迁，并绘出冷铷原子双光子跃迁的光谱。本发明结构简单、成本较低、性能优良，能够解决现有技术中环境噪声、放大器相位噪声高，增强冷铷原子双光子跃迁谐振，确定光通信频率标准等问题。

主权项

1.一种基于光频梳增强冷铷原子双光子跃迁谐振的系统，包括雪崩光电探测器、多个倍频晶体、泵浦、开关、滤光片、声光调制器、光电探测器、单光子探测器、参考源、数字控制模块、压电陶瓷、多块玻片、多块偏振分光器、磁光阱、激光冷却器、泵浦源、扩谱光纤和混频器；由数字控制模块、参考源、混频器、光电探测器、偏振分光器、多块玻片、压电陶瓷、泵浦源、雪崩光电探测器、扩谱光纤、第一倍频晶体结构形成一个闭合环路，即光学频率梳；光学频率梳的物理输出包括偏振分光器的输出和数字控制模块的输出；依次由压电陶瓷、第三玻片、第二玻片、第一偏振分光器和第一玻片构成一个回路；泵浦源的输出光进入到回路中，被第一偏振分光器分为两束光；其中一束光用于在回路中，构成锁相环，循环完成锁定功能，以稳定频率梳的中心频率；另一束光在经过第二偏振分光器分成两束，其中第一束光用于进入光电探测器，完成光信号到电信号的转换功能，转换为电信号，再经由参考源提供的频率在混频器中进行混频，将混频后的信号输入到数字控制模块中，作为反馈给数字控制模块的信息，提取出重复频率；第二束光输入到第三偏振分光器中再次分为两束，其中第一束光通过泵浦提升功率后输入到第一倍频晶体，通过第一倍频晶体完成频率整数倍倍增功能，将倍频后的光输入到扩谱光纤中，完成光纤频谱扩展，再输入雪崩光电探测器中，从而探测并提取所需的初始频率；将雪崩光电探测器的输出经由参考源提供的频率在混频器中进行混频，混频后信号通过泵浦源提高功率，并进入到环路中；第三偏振分光器输出的第二束光通过泵浦提升功率后进入第二倍频晶体，完成频率整数倍倍增功能，在将倍频后的光进入滤光片，完成带通滤光功能，滤除其他频率，仅输出特定频率的光，再输入到声光调制器，结合数字控制模块的控制信号，完成原输出与频移输出；再将光输入到磁光阱中，通过连续光与控制信号控制的开关，通断激光冷却器进行双光子跃迁；再通过单光子探测器探测一个周期内的光子并计数，绘制离散光谱；将离散光谱输入到数字控制模块中，完成信号收集功能；并将控制信号中的一路输入到压电陶瓷中，控制对于频率梳的腔长，调整输出光的参数。