長春光機(jī)所在量子精密測量用窄線寬半導(dǎo)體激光器方面取得新進(jìn)展
量子精密測量是利用光與原子相互作用的量子效應(yīng)和技術(shù)，突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限，以實現(xiàn)測量精度、靈敏度和穩(wěn)定性全面超越經(jīng)典測量手段的方法。這一顛覆性技術(shù)的關(guān)鍵是實現(xiàn)原子精細(xì)能級躍遷和量子態(tài)探測的窄線寬激光器。此外，激光器的高偏振特性也是提升激光穩(wěn)頻系統(tǒng)和量子干涉系統(tǒng)性能，制約測量準(zhǔn)確度和分辨率的決定因素。因此，兼具窄線寬和線偏振的窄線寬半導(dǎo)體激光器在量子精密測量領(lǐng)域備受關(guān)注，其中，用于Cs原子里德堡態(tài)制備的852nm窄線寬激光器是典型代表。 u ~WBu |
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中科院長春光機(jī)所大功率半導(dǎo)體激光器研究團(tuán)隊在王立軍院士、寧永強(qiáng)研究員的領(lǐng)導(dǎo)下，近年來開展了先進(jìn)窄線寬半導(dǎo)體激光器及關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。近日，該團(tuán)隊陳超副研究員報道了一種基于外部光反饋結(jié)構(gòu)的852nm窄線寬、線偏振半導(dǎo)體激光器。激光器結(jié)構(gòu)通過引入飛秒激光誘導(dǎo)的雙折射Bragg光柵濾波器，并與高偏振相關(guān)性半導(dǎo)體增益芯片混合集成，利用偏振模式選擇性反饋和注入鎖定技術(shù)，實現(xiàn)了超過30dB偏振消光比和低至2.58kHz的高線偏振、窄線寬激光輸出。該激光器可作為量子精密測量系統(tǒng)的潛在原子泵浦光源，并且基于前期在抗輻射、窄線寬激光器方面的研究基礎(chǔ)，亦有希望用于空間環(huán)境中星載和箭載的冷原子量子實驗系統(tǒng)。 cPD&xVwq>
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這項研究成果以“Linear polarization and narrow－linewidth external－cavity semiconductor laser based on birefringent Bragg grating optical feedback”為題，發(fā)表在Optics and Laser Technology（DOI：https：//doi．org/10.1016/j．optlastec．2023.110211）［1］。 H 9}z0VI
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圖（a）激光器的激射光譜特性，（b）偏振消光比隨注入電流的變化特性（插圖為激光經(jīng)不同波片旋轉(zhuǎn)角度測量的激光功率），（c）延時自外差測量激光線寬的拍頻功率譜及其擬合曲線，（d）洛倫茲線寬數(shù)值仿真與測試結(jié)果。 Dv~W!T i
此前，研究團(tuán)隊針對空間激光通信和相干激光探測的需求，分別報道了抗輻射窄線寬外腔半導(dǎo)體激光器（成果發(fā)表在Journal of Luminescence，DOI：doi．org/10.1016/j．jlumin．2023.119812）［2］和高偏振消光比窄線寬混合集成激光器（成果發(fā)表在Optics Express，DOI：doi．org/10.1364/OE．431341）［3］。 d:C|laZHn
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上述論文的第一作者分別為博士研究生陳加齊、羅曦晨，通信作者為陳超副研究員。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委項目、吉林省科技發(fā)展計劃資助項目和長春市科技發(fā)展計劃項目的資助，取得的窄線寬半導(dǎo)體激光器關(guān)鍵技術(shù)突破已經(jīng)授權(quán)國家發(fā)明專利3件。 RCM;k;@8V
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全文鏈接：[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399223011040 rCt8Q&mzf
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[2] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002223132300145X h9<*+T
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[3] https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-29-21-33109&id=459983
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