專利名稱：一種獲得拉曼激光的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及拉曼激光的獲得方法，具體為一種獲得連續(xù)或脈沖拉曼激光的方法。
背景技術：
拉曼(Raman)激光是一種兩束頻率差等于特定原子超精細能級差且相位鎖定的激光，在原子量子態(tài)布居數的轉移、原子量子態(tài)的制備、確定性量子光源的產生以及激光光譜和量子信息等方面具有廣泛的應用。隨著冷原子物理、量子光學及量子信息的發(fā)展，對原子內態(tài)相干操控要求的提高以及受激拉曼絕熱輸運(Stimulated Raman AdiabaticPassage, STIRAP)技術的廣泛應用，拉曼激光的制備顯得尤為重要?，F在人們已經可以利用多種方法產生拉曼激光(1)將一束激光通過聲光調制器后，調制產生拉曼激光[參見文獻 B. E. Unks, N. A. Proite, and D. D. Yavuz, Rev. Sci. Instrum. 78, 083108(2007)]，但是由于聲光調制器在GHz級的衍射效率很低，且雙次通過的效率只有I. 3%，因此這種方法產生的拉曼激光效率較低；(2)半導體激光器經電流調制后，產生拉曼激光[參見文獻 J. Ringot，et al. , Eur. Phys. J. D 7(3), 285 (1999)]，此方法產生的邊帶功率小而且輸出的拉曼光場極不穩(wěn)定；(3)外加電子鎖相回路裝置的激光器，產生拉曼激光·[參見文獻D. Hockel, M. Scholz, 0. Benson, Appl. Phys. B 94，429 (2009)]，此方法利用的電子鎖相回路裝置體積龐大且結構復雜。綜上所述，現有方法獲得的拉曼激光效率較低、光場極不穩(wěn)定且用于產生拉曼激光的裝置體積龐大且結構復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決現有方法獲得的拉曼激光效率較低、光場極不穩(wěn)定且用于產生拉曼激光的裝置體積龐大且結構復雜的問題，提供了一種獲得拉曼激光的方法。本發(fā)明是采用如下技術方案實現的一種獲得拉曼激光的方法，包括如下步驟
(一)、制作第一、二干涉濾波裝置，所述第一、二干涉濾波裝置的制作方法包括如下步
驟
將底部粘結有散熱底座的帕爾特(Peltier)元件放在工作臺上，在帕爾特元件上粘結由上爐體和下爐體組成且由黃銅制成的保溫爐；保溫爐的上爐體和下爐體的接觸面上對稱開有半圓形凹槽從而形成空腔，空腔內置有由K9玻璃制成且長度為5. 4mm、直徑是IOmm的圓柱狀干涉濾波器，圓柱狀干涉濾波器穿過保溫爐且兩端面均鍍有反射率為92%且中心波長為852nm的光學薄膜；圓柱狀干涉濾波器的外表面上包覆有與保溫爐相接觸的銀箔；保溫爐的一側開有內置熱敏電阻的凹槽；熱敏電阻、帕爾特元件均與溫度控制電路相連；從而得到干涉濾波裝置，如圖I所示；工作時，熱敏電阻將測得的保溫爐的溫度信號傳送給溫度控制電路，溫度控制電路控制帕爾特元件增加或降低溫度從而經保溫爐調節(jié)圓柱狀干涉濾波器的溫度，進而調節(jié)圓柱狀干涉濾波器的共振頻率；所述溫度控制電路為本領域技術人員容易實現的技術；
(二)、由中心波長為852nm的半導體激光器發(fā)出的載有±I級邊帶和主峰的激光經光隔離器(隔離器使激光只能單向傳輸，不會返回到半導體激光器中)射入帶寬為lOGb/s的電光波導光纖調制器；電光波導光纖調制器的輸出光纖出射的激光經第一 45度分束器反射到與第一 45度分束器垂直的第二 45度分束器上后再透射到第一 45度全反鏡上，第一 45度全反鏡反射出的激光經第一偏振分束棱鏡透射到第一、/4波片上后再垂直入射到第一干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器的端面上；第一干涉濾波裝置的溫度控制電路得到熱敏電阻的溫度信號后控制帕爾特元件的溫度從而調節(jié)第一干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器的溫度進而調節(jié)第一干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器的共振頻率使激光透射過第一干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器，透射過第一干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器的激光經第二 X/4波片透射到帶寬為50MHz的第一聲光調制器上后再射入用于測量透射光強度的功率計；用功率計測量不同溫度下的激光透射率從而得到激光透射率隨溫度變化的曲線圖，如圖3所示，從該曲線圖中觀察到當溫度改變6. 68°C時對應一個共振頻率變化(即兩個峰值之間的范圍)，即得到一個自由光譜區(qū)，同時從該曲線圖中可以看出激光最大透射率可達到84%，說明激光的效率較高；將第一干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器的溫度調至該曲線圖上的透射率最大值對應的溫度，再用功率計測量不同時間下的透射光強得到透射光強隨時間變化的曲線圖從而檢測第一干涉濾波裝置的穩(wěn)定性，如圖4所示，得出十分鐘內透射光強波動在2%以內；
(三)、將第一干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器的溫度調至24.5°C，將電光波導光纖調制器的射頻端與輸出頻率為IKHf 20GHz的射頻信號發(fā)生器相連從而使電光波導光纖調制器射出的激光的兩個邊帶頻率差等于射頻信號發(fā)生器的輸出頻率的2倍；將第一 45度分束器透射出的激光經第三45度分束器透射到自由光譜區(qū)為750MHz且線寬為11. 74MHz的 第一法布里-伯羅腔后再射入第一光電探測器從而對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察激光的邊帶與主峰的大小；調節(jié)射頻信號發(fā)生器的功率直至從第一光電探測器觀察到激光的主峰被完全壓制(即只剩下兩個邊帶)，再調節(jié)射頻信號發(fā)生器的頻率使激光的兩個邊帶分別與第一干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器分別發(fā)生共振并透射；用功率計測量不同頻率下的激光透射率從而得到激光透射率隨頻率變化的曲線圖，該曲線圖中兩個波峰的頻率之和為第一干涉濾波裝置的自由光譜區(qū)，波峰高度的1/e處對應的頻率差為線寬(如圖5所示，該曲線圖上共振對應的頻率值為8. OOGHz和10. 19GHz，可得第一干涉濾波裝置的自由光譜區(qū)為18. 19GHz，兩個邊帶的線寬為 505MHz)；
(四)、用射頻信號發(fā)生器將頻率為4.596315885GHz(銫原子基態(tài)鐘躍遷頻率的一半)、最大功率為27dBm的射頻信號提供給電光波導光纖調制器，使電光波導光纖調制器的輸入光纖得到來自半導體激光器發(fā)出的載有±1級邊帶和主峰的激光后其輸出光纖會出射并漸變?yōu)橹惠d有±1級邊帶的激光；用第一光電探測器對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，如圖6所示，從該曲線圖中觀察激光的邊帶與主峰的大小，SP激光的縱模模式，得到主峰與邊帶的比例大小、以及兩個邊帶的頻率差為9. 19263177GHz,從曲線圖中還可看出主峰被逐漸壓制；調節(jié)第一干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器的溫度使載有+1級邊帶的激光透射過第一干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器，此時載有-I級邊帶的激光沿原路反射到第一、/4波片上將圓偏光變?yōu)榫€偏光后經第一偏振分束棱鏡反射到第二 45度全反鏡上后再垂直入射到第二干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器的端面上；調節(jié)第二干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器的溫度使載有-I級邊帶的激光透射過第二干涉濾波裝置的圓柱狀干涉濾波器后再射入帶寬為50MHz的第二聲光調制器；將第一聲光調制器和第二聲光調制器的射頻端均與頻率為70MHz的信號發(fā)生器相連，則從第一聲光調制器和第二聲光調制器出射的激光會產生一級衍射光；從第一聲光調制器出射的一級衍射光經第三45度全反鏡反射到\ /2波片上后再射入第二偏振分束棱鏡；從第二聲光調制器射出的零級衍射光被光阻擋器擋掉而其一級衍射光經第四45度全反鏡反射到第五45度全反鏡上后再反射到第二偏振分束棱鏡上；旋轉X/2波片使射入第二偏振分束棱鏡的兩路激光在第二偏振分束棱鏡內合并成一束激光射出，從而得到頻率相差9. 19263177GHz且相位鎖定的連續(xù)拉曼激光；將連續(xù)拉曼激光射入第二法布里-伯羅腔后再射入第二光電探測器從而對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，如圖7所示，從該曲線圖中觀察激光的邊帶與主峰的大小、以及最大透射光強電壓，從而計算得到連續(xù)拉曼激光的±1邊帶與主峰的對比度為21dB、最大輸出功率為2mW ；
(五)、將第二 45度分束器反射的激光射入與電光波導光纖調制器相連的電壓反饋控制器中，調節(jié)電壓反饋控制器使電光波導光纖調制器的出射光控制在消光位置；關閉射頻信 號發(fā)生器并將電光波導光纖調制器的射頻端與任意函數發(fā)生器相連；調整任意函數發(fā)生器的波形、脈寬、最高點和最低點的電壓，則第二個偏振分束棱鏡會出射不同波形、不同脈寬、不同消光比(波形曲線圖上最高點與最低點電壓的比值)的脈沖拉曼激光；將第三45度分束器的反射光射入帶寬為IOMHz的直流探測器從而對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察脈沖拉曼激光的波形。本發(fā)明具有如下有益效果
(I)本發(fā)明所述的方法不僅能獲得頻率差恒定且相位鎖定的連續(xù)拉曼激光，而且用任意函數發(fā)生器根據實驗需要設置所需波形并設置波形的脈寬、最高點和最低點的電壓等從而獲得波形、脈寬、消光比根據需要變換的脈沖拉曼激光；采用電光波導光纖調制器調節(jié)功率、頻率從而用圓柱狀干涉濾波器將激光的±1級邊帶分別提取出來實現邊帶的獨立調節(jié)；采用電壓反饋控制器對產生的光強變化進行分析后判斷電光波導光纖調制器的消光點電壓的偏移程度并進行調整，通過電壓反饋將電光波導光纖調制器很好地穩(wěn)定在消光點處；用功率計測得的透射率隨溫度變化的曲線圖中可以看出激光的最大透射率可達到84%，說明激光的效率較高。(2)本發(fā)明所述的方法采用的裝置結構簡單，在圓柱狀干涉濾波器與保溫爐之間用銀箔隔開，一是可以更好地達到熱傳遞的效果，二是防止擠壓對圓柱狀干涉濾波器造成損害和應力產生的雙折射；圓柱狀干涉濾波器采用溫度反饋回路來調節(jié)腔長，通過精確、快速地控制溫度來得到穩(wěn)定的輸出光場。本發(fā)明所述的方法獲得的拉曼激光效率較高、光場穩(wěn)定，使用的裝置結構簡單；解決現有方法獲得的拉曼激光效率較低、光場極不穩(wěn)定且用于產生拉曼激光的裝置體積龐大且結構復雜的問題，可廣泛適用于原子量子態(tài)布居數的轉移、原子量子態(tài)的制備、確定性量子光源的產生以及激光光譜和量子信息等方面。


圖I是本發(fā)明所述干涉濾波裝置的連接示意圖。
圖2是本發(fā)明采用的實驗裝置連接示意圖；其中實線為光傳輸，虛線為電連接。圖3是功率計測得的第一干涉濾波裝置的激光透射率隨溫度變化的曲線圖；其中三角形為實驗結果，實線為理論擬合結果。圖4是入射功率不變時功率計測得的第一干涉濾波裝置的激光透射率隨時間變化的曲線圖。圖5是功率計測得的第一干涉濾波裝置的激光透射率隨頻率變化的曲線圖；其中三角形為實驗結果，實線為理論擬合結果。圖6是第一光電探測器測得的透射光強電壓隨時間變化的曲線圖。圖7是第二光電探測器測得的透射光強電壓隨時間變化的曲線圖。
圖8是任意函數發(fā)生器調出如虛線所示的三角波后直流探測器測得如實線所示的電壓隨時間變化的曲線圖。圖中1_第一干涉濾波裝置；2_第二干涉濾波裝置；3_散熱底座；4_帕爾特元件；5-保溫爐；6_圓柱狀干涉濾波器；7_熱敏電阻；8_凹槽；9_溫度控制電路；10_半導體激光器；11-光隔離器；12_電光波導光纖調制器；13_第一 45度分束器；14_第二 45度分束器；15-第一 45度全反鏡；16-第一偏振分束棱鏡；17-第一 X/4波片；18-第二入/4波片；19-第一聲光調制器；20_功率計；21_射頻信號發(fā)生器；22_第三45度分束器；23_第一法布里-伯羅腔；24_第一光電探測器；25_第二 45度全反鏡；26_第二聲光調制器；27_信號發(fā)生器；28_第三45度全反鏡；29 - A /2波片；30_第二偏振分束棱鏡；31_光阻擋器；32-第四45度全反鏡；33_第五45度全反鏡；34_第二法布里-伯羅腔；35_第二光電探測器；36_直流探測器；37_電壓反饋控制器；38_任意函數發(fā)生器。
具體實施例方式一種獲得拉曼激光的方法，包括如下步驟
(一)、制作第一、二干涉濾波裝置1、2，所述第一、二干涉濾波裝置1、2的制作方法包括如下步驟
將底部粘結有散熱底座3的帕爾特元件4放在工作臺上，在帕爾特元件4上粘結由上爐體和下爐體組成且由黃銅制成的保溫爐5 ;保溫爐5的上爐體和下爐體的接觸面上對稱開有半圓形凹槽從而形成空腔，空腔內置有由K9玻璃制成且長度為5. 4mm、直徑是IOmm的圓柱狀干涉濾波器6，圓柱狀干涉濾波器6穿過保溫爐5且兩端面均鍍有反射率為92%且中心波長為852nm的光學薄膜；圓柱狀干涉濾波器6的外表面上包覆有與保溫爐5相接觸的銀箔；保溫爐5的一側開有內置熱敏電阻7的凹槽8 ;熱敏電阻7、帕爾特元件4均與溫度控制電路9相連；從而得到干涉濾波裝置；
(二)、由中心波長為852nm的半導體激光器10發(fā)出的載有±1級邊帶和主峰的激光經光隔離器11射入帶寬為10Gb/s的電光波導光纖調制器12 ;電光波導光纖調制器12的輸出光纖出射的激光經第一 45度分束器13反射到與第一 45度分束器13垂直的第二 45度分束器14上后再透射到第一 45度全反鏡15上，第一 45度全反鏡15反射出的激光經第一偏振分束棱鏡16透射到第一 \ /4波片17上后再垂直入射到第一干涉濾波裝置I的圓柱狀干涉濾波器6的端面上；第一干涉濾波裝置I的溫度控制電路9得到熱敏電阻7的溫度信號后控制帕爾特元件4的溫度從而調節(jié)第一干涉濾波裝置I的圓柱狀干涉濾波器6的溫度進而調節(jié)第一干涉濾波裝置I的圓柱狀干涉濾波器6的共振頻率使激光透射過第一干涉濾波裝置I的圓柱狀干涉濾波器6，透射過第一干涉濾波裝置I的圓柱狀干涉濾波器6的激光經第二 \ /4波片18透射到帶寬為50MHz的第一聲光調制器19后再射入用于測量透射光強度的功率計20 ;用功率計20測量不同溫度下的激光透射率從而得到激光透射率隨溫度變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察到當溫度改變6. 68°C時對應一個共振頻率變化，即得到一個自由光譜區(qū)；將第一干涉濾波裝置I的圓柱狀干涉濾波器6的溫度調至該曲線圖上的透射率最大值對應的溫度，再用功率計20測量不同時間下的透射光強得到透射光強隨時間變化的曲線圖從而檢測第一干涉濾波裝置I的穩(wěn)定性，得出十分鐘內透射光強波動在2%以內；
(三)、將第一干涉濾波裝置I的圓柱狀干涉濾波器6的溫度調至24.5°C，將電光波導光纖調制器12的射頻端與輸出頻率為IKHf 20GHz的射頻信號發(fā)生器21相連從而使電光波導光纖調制器12射出的激光的兩個邊帶頻率差等于射頻信號發(fā)生器21的輸出頻率的2倍；將第一 45度分束器13透射出的激光經第三45度分束器22透射到自由光譜區(qū)為 750MHz且線寬為11. 74MHz的第一法布里-伯羅腔23后再射入第一光電探測器24從而對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察激光的邊帶與主峰的大小；調節(jié)射頻信號發(fā)生器21的功率直至從第一光電探測器24觀察到激光的主峰被完全壓制，再調節(jié)射頻信號發(fā)生器21的頻率使激光的兩個邊帶分別與第一干涉濾波裝置I的圓柱狀干涉濾波器6分別發(fā)生共振并透射；用功率計20測量不同頻率下的激光透射率從而得到激光透射率隨頻率變化的曲線圖，該曲線圖中兩個波峰的頻率之和為第一干涉濾波裝置I的自由光譜區(qū)，波峰高度的1/e處對應的頻率差為線寬；
(四)、用射頻信號發(fā)生器21將頻率為4.596315885GHz、最大功率為27dBm的信號提供給電光波導光纖調制器12，使電光波導光纖調制器12的輸入光纖得到來自半導體激光器10發(fā)出的載有土 I級邊帶和主峰的激光后其輸出光纖會出射并漸變?yōu)橹惠d有土 I級邊帶的激光；用第一光電探測器24對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察激光的邊帶與主峰的大小，即激光的縱模模式，得到主峰與邊帶的比例大小、以及兩個邊帶的頻率差為9. 19263177GHz ;調節(jié)第一干涉濾波裝置I的圓柱狀干涉濾波器6的溫度使載有+1級邊帶的激光透射過第一干涉濾波裝置I的圓柱狀干涉濾波器6，此時載有-I級邊帶的激光沿原路反射到第一 \ /4波片17上將圓偏光變?yōu)榫€偏光后經第一偏振分束棱鏡16反射到第二 45度全反鏡25上后再垂直入射到第二干涉濾波裝置2的圓柱狀干涉濾波器6的端面上；調節(jié)第二干涉濾波裝置2的圓柱狀干涉濾波器6的溫度使載有-I級邊帶的激光透射過第二干涉濾波裝置2的圓柱狀干涉濾波器6后再射入帶寬為50MHz的第二聲光調制器26 ;將第一聲光調制器19和第二聲光調制器26的射頻端均與頻率為70MHz的信號發(fā)生器27相連，則從第一聲光調制器19和第二聲光調制器26射出的激光會產生一級衍射光；從第一聲光調制器19射出的一級衍射光經第三45度全反鏡28反射到X/2波片29上后再射入第二偏振分束棱鏡30 ;從第二聲光調制器26射出的零級衍射光被光阻擋器31擋掉而其一級衍射光經第四45度全反鏡32反射到第五45度全反鏡33上后再反射到第二偏振分束棱鏡30上；旋轉\ /2波片29使射入第二偏振分束棱鏡30的兩路激光在第二偏振分束棱鏡30內合并成一束激光出射，從而得到頻率相差9. 19263177GHz且相位鎖定的連續(xù)拉曼激光；將連續(xù)拉曼激光射入第二法布里-伯羅腔34后再射入第二光電探測器35從而對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察激光的邊帶與主峰的大小、以及最大透射光強電壓，從而計算得到連續(xù)拉曼激光的±1邊帶與主峰的對比度為21dB、最大輸出功率為2mW ；
(五)、將第二 45度分束器14反射的激光射入與電光波導光纖調制器12相連的電壓反饋控制器37中，調節(jié)電壓反饋控制器37使電光波導光纖調制器12的出射光控制在消光位置；關閉射頻信號發(fā)生器21并將電光波導光纖調制器12的射頻端與任意函數發(fā)生器38相連；調整任意函數發(fā)生器38的波形、脈寬、最高點和最低點的電壓，則第二個偏振分束棱鏡30會出射不同波形、不同脈寬、不同消光比的脈沖拉曼激光；將第三45度分束器22的反射光射入帶寬為IOMHz的直流探測器36從而對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察脈沖拉曼激光的波形。具體實施時，可通過調整射頻信號發(fā)生器提供給電光波導光纖調制器的頻率、功率并相應地調整信號發(fā)生器提供給第一、二聲光調制器的頻率從而使拉曼激光的頻率差適合于其它原子的能級差，從而應用于其它原子。用任意函數發(fā)生器可調出以三角波、方波、 高斯波、正弦波、余弦波等形式變化的波形；如圖8所示，用任意函數發(fā)生器調出如虛線所示的三角波，直流探測器檢測透射光強電壓后會得到如實線所示的透射光強隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中可以觀察到以三角波形式變化、脈寬為S、重復頻率為25KHz、消光比為24dB的脈沖拉曼激光。所述熱敏電阻采用THlOK型熱敏電阻；所述半導體激光器采用美國錫萊-亞太拉斯有限公司(SDL Atlas Ltd.)生產的LD-TC40型半導體激光器；電光波導光纖調制器采用法國Photline Technologies公司生產的NIR-MPX800-LN型電光波導光纖調制器；射頻信號發(fā)生器采用日本安立公司(Anritsu company)生產的MG3692B型射頻信號發(fā)生器；功率計采用美國相干公司(Coherent Inc.)生產的Item 1098297型功率計；電壓反饋控制器采用法國Photline Technologies公司生產的MBC-DG-BT型電壓反饋控制器；任意函數發(fā)生器采用美國泰克(Tektronix)公司生產的AFG3102型任意函數發(fā)生器。
權利要求
1.一種獲得拉曼激光的方法，其特征在于包括如下步驟 (一)、制作第一、二干涉濾波裝置(1、2)，所述第一、二干涉濾波裝置(1、2)的制作方法包括如下步驟 將底部粘結有散熱底座(3)的帕爾特元件(4)放在工作臺上，在帕爾特元件(4)上粘結由上爐體和下爐體組成且由黃銅制成的保溫爐(5);保溫爐(5)的上爐體和下爐體的接觸面上對稱開有半圓形凹槽從而形成空腔，空腔內置有由K9玻璃制成且長度為5. 4mm、直徑是IOmm的圓柱狀干涉濾波器(6)，圓柱狀干涉濾波器(6)穿過保溫爐(5)且兩端面均鍍有反射率為92%且中心波長為852nm的光學薄膜；圓柱狀干涉濾波器(6)的外表面上包覆有與保溫爐(5)相接觸的銀箔；保溫爐(5)的一側開有內置熱敏電阻(7)的凹槽(8);熱敏電阻(7)、帕爾特元件(4)均與溫度控制電路(9)相連；從而得到干涉濾波裝置； (二)、由中心波長為852nm的半導體激光器(10)發(fā)出的載有土I級邊帶和主峰的激光經光隔離器(11)射入帶寬為lOGb/s的電光波導光纖調制器(12);電光波導光纖調制器(12)的輸出光纖出射的激光經第一 45度分束器(13)反射到與第一 45度分束器(13)垂直的第二 45度分束器(14)上后再透射到第一 45度全反鏡(15)上，第一 45度全反鏡(15)反射出的激光經第一偏振分束棱鏡(16)透射到第一 \ /4波片(17)上后再垂直入射到第一干涉濾波裝置(I)的圓柱狀干涉濾波器(6)的端面上；第一干涉濾波裝置(I)的溫度控制電路(9)得到熱敏電阻(7)的溫度信號后控制帕爾特元件(4)的溫度從而調節(jié)第一干涉濾波裝置(I)的圓柱狀干涉濾波器(6)的溫度進而調節(jié)第一干涉濾波裝置(I)的圓柱狀干涉濾波器(6)的共振頻率使激光透射過第一干涉濾波裝置(I)的圓柱狀干涉濾波器(6)，透射過第一干涉濾波裝置(I)的圓柱狀干涉濾波器(6)的激光經第二入/4波片(18)透射到帶寬為50MHz的第一聲光調制器(19)上后再射入用于測量透射光強度的功率計(20);用功率計(20)測量不同溫度下的激光透射率從而得到激光透射率隨溫度變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察到當溫度改變6. 68°C時對應一個共振頻率變化，即得到一個自由光譜區(qū)；將第一干涉濾波裝置(I)的圓柱狀干涉濾波器(6)的溫度調至該曲線圖上的激光透射率最大值對應的溫度，再用功率計(20)測量不同時間下的透射光強得到透射光強隨時間變化的曲線圖從而檢測第一干涉濾波裝置(I)的穩(wěn)定性，得出十分鐘內透射光強波動在2%以內； (三)、將第一干涉濾波裝置(I)的圓柱狀干涉濾波器(6)的溫度調至24.5°C，將電光波導光纖調制器(12)的射頻端與輸出頻率為IKHf 20GHz的射頻信號發(fā)生器(21)相連從而使電光波導光纖調制器(12)射出的激光的兩個邊帶頻率差等于射頻信號發(fā)生器(21)的輸出頻率的2倍；將第一 45度分束器(13)透射出的激光經第三45度分束器(22)透射到自由光譜區(qū)為750MHz且線寬為11. 74MHz的第一法布里-伯羅腔(23)后再射入第一光電探測器(24)從而對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察激光的邊帶與主峰的大?。徽{節(jié)射頻信號發(fā)生器(21)的功率直至從第一光電探測器(24)觀察到激光的主峰被完全壓制，再調節(jié)射頻信號發(fā)生器(21)的頻率使激光的兩個邊帶分別與第一干涉濾波裝置(I)的圓柱狀干涉濾波器(6)分別發(fā)生共振并透射；用功率計(20)測量不同頻率下的激光透射率從而得到激光透射率隨頻率變化的曲線圖，該曲線圖中兩個波峰的頻率之和為第一干涉濾波裝置(I)的自由光譜區(qū)，波峰高度的1/e處對應的頻率差為線寬； (四)、用射頻信號發(fā)生器(21)將頻率為4.596315885GHz、最大功率為27dBm的射頻信號提供給電光波導光纖調制器(12)，使電光波導光纖調制器(12)的輸入光纖得到來自半導體激光器(10)發(fā)出的載有±1級邊帶和主峰的激光后其輸出光纖會出射并漸變?yōu)橹惠d有±1級邊帶的激光；用第一光電探測器(24)對透射光強電壓進行檢測從而得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察激光的邊帶與主峰的大小，得到主峰與邊帶的比例大小、以及兩個邊帶的頻率差為9. 19263177GHz ;調節(jié)第一干涉濾波裝置(I)的圓柱狀干涉濾波器(6)的溫度使載有+1級邊帶的激光透射過第一干涉濾波裝置(I)的圓柱狀干涉濾波器(6)，此時載有-I級邊帶的激光沿原路反射到第一 \ /4波片(17)上將圓偏光變?yōu)榫€偏光后經第一偏振分束棱鏡(16)反射到第二 45度全反鏡(25)上后再垂直入射到第二干涉濾波裝置(2 )的圓柱狀干涉濾波器(6 )的端面上；調節(jié)第二干涉濾波裝置(2 )的圓柱狀干涉濾波器(6)的溫度使載有-I級邊帶的激光透射過第二干涉濾波裝置(2)的圓柱狀干涉濾波器(6)后再射入帶寬為50MHz的第二聲光調制器(26);將第一聲光調制器(19)和第二聲光調制器(26)的射頻端均與頻率為70MHz的信號發(fā)生器(27)相連，則從第一聲光調制器(19)和第二聲光調制器(26)射出的激光會產生一級衍射光；從第一聲光調制器(19)射出的一級衍射光經第三45度全反鏡(28)反射到\ /2波片(29)上后再射入第二偏振分束棱鏡(30);從第二聲光調制器(26)射出的零級衍射光被光阻擋器(31)擋掉而其一級衍射光經第四45度全反鏡(32)反射到第五45度全反鏡(33)上后再反射到第二偏振分束棱鏡(30)上；旋轉\ /2波片(29)使射入第二偏振分束棱鏡(30)的兩路激光在第二偏振分束棱鏡(30)內合并成一束激光射出，從而得到頻率相差9. 19263177GHz且相位鎖定的連續(xù)拉曼激光；將連續(xù)拉曼激光射入第二法布里-伯羅腔(34)后再射入第二光電探測器(35)從而對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察激光的邊帶與主峰的大小、以及最大透射光強電壓，從而計算得到連續(xù)拉曼激光的±1邊帶與主峰的對比度為21dB、最大輸出功率為2mW ； (五)、將第二 45度分束器(14)反射的激光射入與電光波導光纖調制器(12)相連的電壓反饋控制器(37)中，調節(jié)電壓反饋控制器(37)使電光波導光纖調制器(12)的出射光控制在消光位置；關閉射頻信號發(fā)生器(21)并將電光波導光纖調制器(12)的射頻端與任意函數發(fā)生器(38)相連；調整任意函數發(fā)生器(38)的波形、脈寬、最高點和最低點的電壓，則第二個偏振分束棱鏡(30)會出射不同波形、不同脈寬、不同消光比的脈沖拉曼激光；將第三45度分束器(22)的反射光射入帶寬為IOMHz的直流探測器(36)從而對透射光強電壓進行檢測，得到透射光強電壓隨時間變化的曲線圖，從該曲線圖中觀察脈沖拉曼激光的波形。
2.根據權利要求I所述的一種獲得拉曼激光的方法，其特征在于所述熱敏電阻采用THlOK型熱敏電阻；所述半導體激光器采用LD-TC40型半導體激光器；電光波導光纖調制器采用NIR-MPX800-LN型電光波導光纖調制器；射頻信號發(fā)生器采用MG3692B型射頻信號發(fā)生器；功率計采用Item 1098297型功率計；電壓反饋控制器采用MBC-DG-BT型電壓反饋控制器；任意函數發(fā)生器采用AFG3102型任意函數發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明涉及拉曼激光的獲得方法，具體為一種獲得連續(xù)或脈沖拉曼激光的方法，解決了現有方法獲得的拉曼激光效率較低、光場極不穩(wěn)定且用于產生拉曼激光的裝置體積龐大且結構復雜的問題。一種獲得拉曼激光的方法包括如下步驟制作第一、二干涉濾波裝置；測量干涉濾波裝置的共振頻率隨溫度的調諧范圍及其穩(wěn)定性；激光的兩個邊帶分別通過第一、二干涉濾波裝置后再合并得到了連續(xù)拉曼激光；調整任意波形函數發(fā)生器得到脈沖拉曼激光。本發(fā)明所述的方法獲得的拉曼激光效率較高、光場穩(wěn)定，使用的裝置結構簡單；可廣泛適用于原子量子態(tài)的制備和相干操控、特定光源的產生、激光光譜以及量子信息等方面。
文檔編號H01S3/30GK102709806SQ20121021234
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權日2012年6月26日
發(fā)明者張?zhí)觳? 張鵬飛, 李剛, 李卓恒, 郭龑強 申請人:山西大學