一、實驗?zāi)康?/span>
1、掌握激光穩(wěn)頻的基本原理；
2、學(xué)會搭建用干激光穩(wěn)頻的光學(xué)系統(tǒng)和電學(xué)系統(tǒng)，并得到用干穩(wěn)頻的頻率誤差信號；
3、掌握—階諧波、三階諧波微分穩(wěn)頻的技術(shù)；
4、通過調(diào)節(jié)調(diào)制頻率的相位等參數(shù)觀察誤差信號的變化規(guī)律，最后優(yōu)化各種用干穩(wěn)頻的參數(shù)，并將激光頻率鎖定干枷87原子的躍遷線中心；
5、學(xué)會獲得長時間激光頻率鎖定的方法。
二、實驗原理
激光穩(wěn)頻就是將激光的頻率通過某種方法鎖定到一個頻率參考源上的方法。半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻的基本原理為：通過加調(diào)制的方法改變半導(dǎo)體激光器的外腔參數(shù)（腔長，光柵轉(zhuǎn)角等）或其工作電流、工作溫度，使其輸出激光的頻率受到相應(yīng)的調(diào)制，從而在相應(yīng)的光譜輸出有對應(yīng)的強度變化，然后我們對光譜強度變化進(jìn)行一定處理，從而得到激光頻率偏移參考中心頻率的信號，再根據(jù)此信號由穩(wěn)頻系統(tǒng)向半導(dǎo)體激光器反饋入相應(yīng)的控制參量，用以把輸出光頻率控制在參考頻率處。最終得到頻率穩(wěn)定的激光輸出。
圖1 穩(wěn)頻電路框架
我們半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)頻系統(tǒng)由五大模塊組成：可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器， 精密電流控制， 精密溫度控制，PZT外腔驅(qū)動器，穩(wěn)頻電路系統(tǒng)（伺服環(huán)路）。可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器用于獲得可以調(diào)諧的激光輸出。精密電流控制主要是向激光器供流，精密溫度控制是控制激光器中工作物質(zhì)（半導(dǎo)體）的溫度，PZT外腔驅(qū)動器用于控制半導(dǎo)體激光器的外腔長，由此可以進(jìn)行激光頻率調(diào)諧。穩(wěn)頻電路系統(tǒng)由幾個部分組成：信號發(fā)生器，帶通濾波整形，信號移相，帶通濾波放大，鑒相器，低通濾波放大（如圖1所示），主要是把光譜強度變化進(jìn)行一定處理， 得到誤差信號，把得到的誤差信號反饋給半導(dǎo)體激光器的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)穩(wěn)頻。
三、實驗內(nèi)容簡介
1、在學(xué)會搭建用于激光穩(wěn)頻的光學(xué)系統(tǒng)（即搭建用干觀測飽和吸收光譜的光學(xué)系統(tǒng)和電學(xué)系統(tǒng)，并得到其光譜）和電學(xué)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，并得到用干穩(wěn)頻的頻率誤差信號；
2 、學(xué)會激光頻率鎖定的方法。
四、實驗簡介
激光雖然有單色性很好的優(yōu)點，但一般來說，激光器產(chǎn)生的激光頻率并不十分穩(wěn)定， 而是在隨電流、環(huán)境溫度以及激光器本身的機械形變等因素而改變。在諸多領(lǐng)域扮演重要角色的激光，其頻率的穩(wěn)定性是關(guān)鍵。激光穩(wěn)頻就是將激光的頻率通過某種方法鎖定到一個頻率參考源上的方法。而目前的頻率參考源有兩種，原子、分子的光躍遷線以及光學(xué)諧振腔。當(dāng)激光與原子相互作用或者通過光學(xué)諧振腔時，由于原子對激光的吸收或者激光在光學(xué)諧振腔內(nèi)的馳豫，激光的幅度和相位都會發(fā)生變化。用激光頻率的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)將激光的這種變化轉(zhuǎn)換為電信號（即頻率的誤差信號如圖2、圖3所示）并用于對激光的頻率進(jìn)行反饋控制，最終得到頻率穩(wěn)定的激光輸出。本實驗主要是掌握激光穩(wěn)頻的基本原理，并學(xué)會搭建用千激光穩(wěn)頻的光學(xué)系統(tǒng)和電學(xué)系統(tǒng)，并得到用于穩(wěn)頻的頻率誤差信號，并能通過調(diào)節(jié)調(diào)制頻率的相位等參數(shù)觀察誤差信號的變化規(guī)律，最后優(yōu)化各種用于穩(wěn)頻的參數(shù)并將激光頻率鎖定千枷87原子的躍遷線中心。
圖2銣原子飽和吸收光譜與一階諧波的誤差信號
圖3銣原子飽和吸收光譜與三階諧波的誤差信號
