光学锁相环：激光偏频锁定的进展与应用

光学锁相环（Optical Phase-Locked Loop, OPLL）是一种关键的激光调谐技术，它在激光频率的稳定性和精确控制方面发挥着重要作用。在激光稳频的传统方法如兰姆凹陷、饱和吸收和Pound-Drever-Hall（PDH）稳频之外，OPLL特别适用于需要保持两个或更多激光器之间相对频率稳定的场景，比如冷原子研究中的特定失谐需求，或者在电磁诱导透明(EIT)实验中实现双光子共振所需的固定频率差。 实现OPLL的方法多种多样。一种常见的做法是利用声光调制器(AOM)或电光调制器(EOM)，通过调节射频驱动功率，使激光器频率围绕调制边带锁定，尽管这限制了锁定范围。另一种方法是基于延迟线的偏频锁定，利用光信号在不同长度同轴电缆中传播产生的相位差异作为误差信号，实现更广泛的频率锁定。EIT透射峰也可用于锁定，但由于线宽较窄，可能影响锁定的捕获范围。 OPLL的核心是鉴相器，它通过比较待锁激光与参考激光的拍频信号与本振频率，产生误差信号。这些误差信号经过锁相环路处理，形成负反馈，精确调整待锁激光器的频率，使其保持与参考激光的预设偏频锁定状态。锁定后的拍频信号具备极高的稳定性，这是OPLL的一个重要特性。环路带宽则是衡量OPLL性能的关键参数，它决定了锁定过程中的响应速度和抑制噪声的能力。 光学锁相环在激光器的精密调谐、频率稳定控制和多激光系统同步等方面具有广泛的应用前景，不断的技术创新正在提升其锁定精度和灵活性，以满足现代科学研究和工程实践的日益增长的需求。随着科研人员对OPLL原理的深入理解和优化设计，未来有望看到更多的创新解决方案和技术突破。