一种获得拉曼激光的方法

摘要

本发明涉及拉曼激光的获得方法，具体为一种获得连续或脉冲拉曼激光的方法，解决了现有方法获得的拉曼激光效率较低、光场极不稳定且用于产生拉曼激光的装置体积庞大且结构复杂的问题。一种获得拉曼激光的方法包括如下步骤：制作第一、二干涉滤波装置；测量干涉滤波装置的共振频率随温度的调谐范围及其稳定性；激光的两个边带分别通过第一、二干涉滤波装置后再合并得到了连续拉曼激光；调整任意波形函数发生器得到脉冲拉曼激光。本发明所述的方法获得的拉曼激光效率较高、光场稳定，使用的装置结构简单；可广泛适用于原子量子态的制备和相干操控、特定光源的产生、激光光谱以及量子信息等方面。

主权项

一种获得拉曼激光的方法，其特征在于：包括如下步骤：（一）、制作第一、二干涉滤波装置（1、2），所述第一、二干涉滤波装置（1、2）的制作方法包括如下步骤：将底部粘结有散热底座（3）的帕尔特元件（4）放在工作台上，在帕尔特元件（4）上粘结由上炉体和下炉体组成且由黄铜制成的保温炉（5）；保温炉（5）的上炉体和下炉体的接触面上对称开有半圆形凹槽从而形成空腔，空腔内置有由K9玻璃制成且长度为5.4mm、直径是10mm的圆柱状干涉滤波器（6），圆柱状干涉滤波器（6）穿过保温炉（5）且两端面均镀有反射率为92%且中心波长为852nm的光学薄膜；圆柱状干涉滤波器（6）的外表面上包覆有与保温炉（5）相接触的银箔；保温炉（5）的一侧开有内置热敏电阻（7）的凹槽（8）；热敏电阻（7）、帕尔特元件（4）均与温度控制电路（9）相连；从而得到干涉滤波装置；（二）、由中心波长为852nm的半导体激光器（10）发出的载有±1级边带和主峰的激光经光隔离器（11）射入带宽为10Gb/s的电光波导光纤调制器（12）；电光波导光纤调制器（12）的输出光纤出射的激光经第一45度分束器（13）反射到与第一45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度全反镜（15）上，第一45度全反镜（15）反射出的激光经第一偏振分束棱镜（16）透射到第一λ/4波片（17）上后再垂直入射到第一干涉滤波装置（1）的圆柱状干涉滤波器（6）的端面上；第一干涉滤波装置（1）的温度控制电路（9）得到热敏电阻（7）的温度信号后控制帕尔特元件（4）的温度从而调节第一干涉滤波装置（1）的圆柱状干涉滤波器（6）的温度进而调节第一干涉滤波装置（1）的圆柱状干涉滤波器（6）的共振频率使激光透射过第一干涉滤波装置（1）的圆柱状干涉滤波器（6），透射过第一干涉滤波装置（1）的圆柱状干涉滤波器（6）的激光经第二λ/4波片（18）透射到带宽为50MHz的第一声光调制器（19）上后再射入用于测量透射光强度的功率计（20）；用功率计（20）测量不同温度下的激光透射率从而得到激光透射率随温度变化的曲线图，从该曲线图中观察到当温度改变6.68℃时对应一个共振频率变化，即得到一个自由光谱区；将第一干涉滤波装置（1）的圆柱状干涉滤波器（6）的温度调至该曲线图上的激光透射率最大值对应的温度，再用功率计（20）测量不同时间下的透射光强得到透射光强随时间变化的曲线图从而检测第一干涉滤波装置（1）的稳定性，得出十分钟内透射光强波动在2%以内；（三）、将第一干涉滤波装置（1）的圆柱状干涉滤波器（6）的温度调至24.5℃，将电光波导光纤调制器（12）的射频端与输出频率为1KHz~20GHz的射频信号发生器（21）相连从而使电光波导光纤调制器（12）射出的激光的两个边带频率差等于射频信号发生器（21）的输出频率的2倍；将第一45度分束器（13）透射出的激光经第三45度分束器（22）透射到自由光谱区为750MHz且线宽为11.74MHz的第一法布里‑伯罗腔（23）后再射入第一光电探测器（24）从而对透射光强电压进行检测，得到透射光强电压随时间变化的曲线图，从该曲线图中观察激光的边带与主峰的大小；调节射频信号发生器（21）的功率直至从第一光电探测器（24）观察到激光的主峰被完全压制，再调节射频信号发生器（21）的频率使激光的两个边带分别与第一干涉滤波装置（1）的圆柱状干涉滤波器（6）分别发生共振并透射；用功率计（20）测量不同频率下的激光透射率从而得到激光透射率随频率变化的曲线图，该曲线图中两个波峰的频率之和为第一干涉滤波装置（1）的自由光谱区，波峰高度的1/e处对应的频率差为线宽；（四）、用射频信号发生器（21）将频率为4.596315885GHz、最大功率为27dBm的射频信号提供给电光波导光纤调制器（12），使电光波导光纤调制器（12）的输入光纤得到来自半导体激光器（10）发出的载有±1级边带和主峰的激光后其输出光纤会出射并渐变为只载有±1级边带的激光；用第一光电探测器（24）对透射光强电压进行检测从而得到透射光强电压随时间变化的曲线图，从该曲线图中观察激光的边带与主峰的大小，得到主峰与边带的比例大小、以及两个边带的频率差为9.19263177GHz；调节第一干涉滤波装置（1）的圆柱状干涉滤波器（6）的温度使载有+1级边带的激光透射过第一干涉滤波装置（1）的圆柱状干涉滤波器（6），此时载有‑1级边带的激光沿原路反射到第一λ/4波片（17）上将圆偏光变为线偏光后经第一偏振分束棱镜（16）反射到第二45度全反镜（25）上后再垂直入射到第二干涉滤波装置（2）的圆柱状干涉滤波器（6）的端面上；调节第二干涉滤波装置（2）的圆柱状干涉滤波器（6）的温度使载有‑1级边带的激光透射过第二干涉滤波装置（2）的圆柱状干涉滤波器（6）后再射入带宽为50MHz的第二声光调制器（26）；将第一声光调制器（19）和第二声光调制器（26）的射频端均与频率为70MHz的信号发生器（27）相连，则从第一声光调制器（19）和第二声光调制器（26）射出的激光会产生一级衍射光；从第一声光调制器（19）射出的一级衍射光经第三45度全反镜（28）反射到λ/2波片（29）上后再射入第二偏振分束棱镜（30）；从第二声光调制器（26）射出的零级衍射光被光阻挡器（31）挡掉而其一级衍射光经第四45度全反镜（32）反射到第五45度全反镜（33）上后再反射到第二偏振分束棱镜（30）上；旋转λ/2波片（29）使射入第二偏振分束棱镜（30）的两路激光在第二偏振分束棱镜（30）内合并成一束激光射出，从而得到频率相差9.19263177GHz且相位锁定的连续拉曼激光；将连续拉曼激光射入第二法布里‑伯罗腔（34）后再射入第二光电探测器（35）从而对透射光强电压进行检测，得到透射光强电压随时间变化的曲线图，从该曲线图中观察激光的边带与主峰的大小、以及最大透射光强电压，从而计算得到连续拉曼激光的±1边带与主峰的对比度为21dB、最大输出功率为2mW；（五）、将第二45度分束器（14）反射的激光射入与电光波导光纤调制器（12）相连的电压反馈控制器（37）中，调节电压反馈控制器（37）使电光波导光纤调制器（12）的出射光控制在消光位置；关闭射频信号发生器（21）并将电光波导光纤调制器（12）的射频端与任意函数发生器（38）相连；调整任意函数发生器（38）的波形、脉宽、最高点和最低点的电压，则第二个偏振分束棱镜（30）会出射不同波形、不同脉宽、不同消光比的脉冲拉曼激光；将第三45度分束器（22）的反射光射入带宽为10MHz的直流探测器（36）从而对透射光强电压进行检测，得到透射光强电压随时间变化的曲线图，从该曲线图中观察脉冲拉曼激光的波形。