小型光泵铯束频率标准的紧凑型扩展腔二极管激光系统

"这篇文章报告了一种紧凑型扩展腔半导体激光器（ECDL）系统，用于小型光泵铯束频率标准。该系统在852纳米波长工作，所有组件都集成在一个尺寸为10*10*7厘米的铝盒内。ECDL基于Littman-Metcalf结构，其自由运行线宽小于600 kHz。同时，开发了一种数字自动频率锁定单元（AFLU），能自动将激光频率锁定在铯的特定吸收线上，并在锁丢失时重新锁定。借助AFLU，激光频率能够连续锁定数周。" 这篇科技文章介绍的是一个专为小型光泵铯原子钟设计的高效紧凑型激光系统。铯原子钟是精密时间频率标准的重要组成部分，广泛应用于导航、通信和科学研究等领域。光泵铯原子钟的工作原理是利用激光激发铯原子的特定能级，通过测量这些能级间的跃迁频率来确定精确的时间。 文章中的关键点包括： 1. **紧凑型ECDL系统**：该系统以852纳米的波长工作，适合光泵铯原子钟的需求。ECDL（扩展腔半导体激光器）是一种具有更窄线宽和更高稳定性的激光器，相较于基本的半导体激光器，它的性能更加优越。Littman-Metcalf配置是一种常见的ECDL设计，通过增加激光腔的长度，可以有效地提高光谱分辨率和稳定性。 2. **自由运行线宽**：ECDL的自由运行线宽小于600 kHz，这意味着它的发射光谱非常窄，这对于精确地对准铯原子的吸收线至关重要。更窄的线宽意味着更高的频率精度，从而提高整个频率标准的性能。 3. **自动频率锁定单元（AFLU）**：这是一个创新的设计，它可以自动将激光频率锁定到铯的特定吸收峰上。这种自动锁定功能显著提高了系统的自动化程度和操作便利性，减少了人为干预的需求。此外，当锁定状态被破坏时，AFLU还能重新恢复锁定，确保了长时间的稳定运行。 4. **持续锁定能力**：通过AFLU，激光频率能够在几周时间内保持连续锁定，这展示了该系统在实际应用中的长期稳定性和可靠性。这对于需要长时间精确频率参考的系统来说是至关重要的。 5. **光学频率标准**：文章还提到了过去几十年在小型光学频率标准的发展上的实验室努力。这一领域的发展对于推动时间频率标准的小型化、便携性和效率提升具有重要意义。 这个紧凑型ECDL系统与AFLU的结合，为光泵铯原子钟提供了高性能、稳定的光源，是精确时间频率测量领域的一个重要进展。这样的技术对于需要高精度时间同步的现代科技应用，如全球定位系统（GPS）、卫星通信和粒子物理学实验等，具有深远的影响。