一种大功率671nm激光获取方法技术

本发明专利技术涉及提出一种大功率671nm激光获取方法,属于激光应用技术领域。本发明专利技术方法用弱功率的种子激光注入锁定常温波长为658nm的高功率激光二极管，用阈值调节法找到最佳注入点，以达到获得220mW的670.98nm单模激光的目的。本发明专利技术方法可操作性强，获得的锂原子冷却激光单模性好，功率大。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及提出,属于激光应用
。本专利技术方法用弱功率的种子激光注入锁定常温波长为658nm的高功率激光二极管，用阈值调节法找到最佳注入点，以达到获得220mW的670.98nm单模激光的目的。本专利技术方法可操作性强，获得的锂原子冷却激光单模性好，功率大。【专利说明】一种大功率671 nm激光获取方法
本专利技术涉及提出，属于激光应用
。
技术介绍
近年来如何获取高功率的锂元素D线共振激光在锂的冷原子实验和量子简并气体研宄中倍受关注。该激光在空气中的的波长为670.98nm，要求单模性好，目前的获取方案或者代价高昂，或者输出功率较低。 目前受限于半导体掺杂材料及工艺的影响，波长为671nm的半导体激光器的光功率不高，仅在50mW以内，用此类激光管制作的外腔稳频激光器，往往只能工作在1mW以下，远远达不到冷原子实验所要求的功率。 自1995年锂的玻色爱因斯坦凝聚在莱斯大学实现以来，锂元素渐渐成为冷原子领域的新宠。对于原子冷却而言，锂元素有两大优点，其一是拥有很简单的能级结构，其中包含循环跃迀能级，其二是与电磁场有很强的偶合作用。这两大优点决定了锂很适合应用用激光冷却技术。锂的自然丰度包含两个同位素6Li与7Li。6Li是费米子，而7Li是玻色子，这样可以从用锂元素研宄两种量子统计物理。对于这两种同位素，我们可以方便的应用Feshbach共振来调节它们的s波散射长度。锂元素较宽的共振点和很轻的质量是超冷原子实验中很喜欢的特性。 为了得到更大的冷原子样品，经常要用磁光阱的技术来预冷却原子。为了优化磁光阱，普遍的做法是把冷却激光的强度固定在饱和强度附近，然后尽可能提高激光功率来增大激光的半径。冷却激光的半径增大，则装载率增大。另一个要素是激光空间模式要求单模性好。锂元素的D线共振激光就是在冷却锂原子时用到的冷却激光，它的获取目前受限于两个途径:染料激光器和外腔稳频激光器。染料激光器的优点是能够输出瓦特量级的单色光，它的缺点是维护工作很烦琐，固有的噪声较大，需要很昂贵的泵浦激光。为了得到好的空间模式质量，外腔稳频激光器的特征输出功率限制在50mW以内。因而需要后续的激光放大措施来增大激光功率。用到的两个放大的方法是锥形放大器和激光注入锁定。前者做法是把外腔稳频激光器输出模式良好的种子激光耦合到锥形放大器中，光子在锥形腔内经过雪崩式放大，输出功率可达到500mW，它的缺点是价格昂贵，并且如果操作不当，容易将锥形放大器烧坏。后者的做法类似，但目前的做法受限于从激光管的选取以及注入锁定的调节技术，因而得到的激光功率较低，仅为SOmW左右，用它作为磁光阱的冷却光，限制了冷原子样品的质量。最近出现另外一个方案，采用全固态激光源的方法，将1342nm的激光倍频，从而获得了 671nm高功率输出的激光，但该方案技术难度高，不利于推广。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服220mW锂原子冷却激光获得途径的昂贵性和技术难度高的缺点，提出。该方法用弱功率的种子激光注入锁定常温波长为658nm的高功率激光二极管，以达到获得220mW的670.98nm单模激光的目的。 本专利技术是通过以下技术来实现的: 步骤一，采用常温(25°C )波长在658nm±lnm范围内，功率300mW以上的激光管，作为第二级从激光器，第一级从激光器采用常温下波长为675nm的激光器。 步骤二，选择670nm外腔激光器产生的激光作为种子激光，通过电流、温度及外腔腔长的调节，把种子激光调节为单模块670.98nm输出，功率为1.4mff?使用阀值调节法将种子激光以最好的注入点注入第一级从激光。 所述阈值调节法的具体做法为: 步骤2.1，调节第一级从激光器温度到5°C左右，使得第一级从激光在阈值输出，用光功率计监测第一级从激光的光功率； 步骤2.2，第一级从激光在经过隔离及耦合光路后，使用两个反光镜将种子激光耦合注入第一级从激光； 步骤2.3，反复调节用于将种子激光耦合进第一从激光的两个反光镜，使光功率计中的读数达到最大； 步骤2.4，然后降低第一级从激光器的工作电流，重复步骤2.2-步骤2.3的操作，直到光功率计的最大读数达到未注入种子激光时的3倍，将此时的注入锁定状态作为最佳注入锁定点。 所述阈值法调节的前提是第一级从激光在阈值时的波长与种子激光波长相差不超过约4nm。 步骤三，第二级从激光器在阀值输出第二级从激光，用温控器把第二级从激光器温度稳定在70度，使第二级从激光波长增大10nm。 步骤四，第二级从激光在经过隔离及耦合光路后，将步骤二得到的注入种子激光后的第一级从激光注入第二级从激光，使用阀值调节法调节，直到找到最佳注入锁定点。 步骤4.1，第二级从激光在经过隔离及耦合光路后，使用两个反光镜将第一级激光耦合注入第二级从激光；用光功率计监测第二级从激光的光功率； 步骤4.2，将注入第一级从激光后的第二级从激光通过法布里一珀罗腔(FP腔)，观察第二级从激光的谱线； 步骤4.3，反复调节用于将第一级从激光注入第二级从激光的两个反光镜，使光功率计中的读数达到最大； 步骤4.4，接着把第二级从激光器温度降低到40度，增大第二级从激光器的工作电流，通过观察FP腔中的信号，使第二级从激光谱线底部形成光滑曲线，将此刻的注入锁定状态作为最佳注入锁定点。此时获得的第二级从激光则为220mW的670.98nm单模激光。 有益效果 本专利技术方法可操作性强，获得的锂原子冷却激光单模性好，功率大。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术方法的流程图； 图2是【具体实施方式】中的67 Inm两级激光注入锁定装置光路图； 标号说明:1a-第一光电二极管、Ib-第二光电二极管、Ic-第三光电二极管、2-FP腔、3a_第一光隔离器、3b_第二光隔离器、3c-第三光隔离器、4a_第一偏振分束器、4b_第二偏振分束器、4c_第三偏振分束器、4d_第四偏振分束器、5a_第一反光镜、5b_第二反光镜、5c-第三反光镜、5d-第四反光镜、5e-第五反光镜、5f-第六反光镜、5g-第七反光镜、5h_第八反光镜、51-第九反光镜、5 j-第十反光镜、6a-第一柱面镜、6b-第二柱面镜、6c-第三柱面镜、6d-第四柱面镜、6e-第五柱面镜、6f-第六柱面镜、7a-第一人/2滤波片、713-第二 λ/2滤波片、7c-第三λ/2滤波片、7d-第四λ/2滤波片、7e-第五λ/2滤波片、7f-第六λ/2滤波片、7g_第七λ /2滤波片、 【具体实施方式】 本专利技术提出一种用弱功率的种子激光注入锁定常温波长为658nm的高功率激光二极管，获得220mW的670.98nm单模激光。 具体操作过程如下: 在658nm附近，有高达300mW的廉价激光管。本实施例选择了三菱公司生产的ML101F27与LPC826，两者价格都在45元人民币左右。 挑选出ML101F27与LPC826常温波长较长的激光管，22°C下出射的激光波长分别为658.6nm与657.6nm。主激光采用TOPTICA公司生产的670nm外腔激光器，最大输出功率为2mW。通过电流、温度及外腔腔长的调节，把主激光调节为单模块670.98n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率671nm激光获取方法,其特征在于：具体包括如下步骤：步骤一，采用常温波长在658nm±1nm范围内，功率300mW以上的激光管，作为第二级从激光器，第一级从激光器采用常温下波长为675nm的激光器；步骤二，选择670nm外腔激光器产生的激光作为种子激光，通过电流、温度及外腔腔长的调节，把种子激光调节为单模块670.98nm输出，功率为1.4mW；使用阀值调节法将种子激光以最好的注入点注入第一级从激光；所述阈值调节法的具体做法为：步骤2.1，调节第一级从激光器温度到5℃，使得第一级从激光在阈值输出，用光功率计监测第一级从激光的光功率；步骤2.2，第一级从激光在经过隔离及耦合光路后，使用两个反光镜将种子激光耦合注入第一级从激光；步骤2.3，反复调节用于将种子激光耦合进第一从激光的两个反光镜，使光功率计中的读数达到最大；步骤2.4，然后降低第一级从激光器的工作电流，重复步骤2.2‑步骤2.3的操作，直到光功率计的最大读数达到未注入种子激光时的3倍，将此时的注入锁定状态作为最佳注入锁定点；步骤三，第二级从激光器在阀值输出第二级从激光,用温控器把第二级从激光器温度稳定在70度，使第二级从激光波长增大10nm；步骤四，第二级从激光在经过隔离及耦合光路后，将步骤二得到的注入种子激光后的第一级从激光注入第二级从激光，使用阀值调节法调节，直到找到最佳注入锁定点；步骤4.1，第二级从激光在经过隔离及耦合光路后，使用两个反光镜将第一级激光耦合注入第二级从激光；用光功率计监测第二级从激光的光功率；步骤4.2，将注入第一级从激光后的第二级从激光通过法布里－珀罗腔，观察第二级从激光的谱线；步骤4.3，反复调节用于将第一级从激光注入第二级从激光的两个反光镜，使光功率计中的读数达到最大；步骤4.4，接着把第二级从激光器温度降低到40度，增大第二级从激光器的工作电流，通过观察法布里－珀罗腔中的信号，使第二级从激光谱线底部形成光滑曲线，将此刻的注入锁定状态作为最佳注入锁定点；此时获得的第二级从激光则为220mW的670.98nm单模激光。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹强，潘昌基，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11