51, 121401(2014)
激光与光电子学进展
Laser & Optoelectronics Progress
©2014《中国激光》杂志社
121401-1
基于 PDH 技术的光学传递腔的锁定
郑公爵 戴大鹏 方银飞 李兴佳 杜向丽 尹燕宁 张 慧 杨秀秀 夏 勇 印建平
华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
摘要 要实现分子激光冷却，一般需要多束频率稳定的窄线宽激光。提出采用 Pound-Drever-Hall(PDH)技术将冷却
激光通过光学传递腔的方法锁定到铷原子饱和吸收稳频的半导体激光上，从而实现冷却激光线宽压窄和频率长时稳定
的实验方案。设计并制作了法布里-珀罗(F-P)光学腔，建立了光学稳频系统，实现了光学腔到参考光源的锁定。
关键词 分子激光冷却; 激光稳频; PDH 技术; 光学传递腔
中图分类号 文献标识码 A doi: 10.3788/LOP51.121401
Locking of Optical Transfer Cavity Based on PDH Technique
Zheng Gongjue Dai Dapeng Fang Yinfei Li Xingjia Du Xiangli Yin Yanning
Zhang Hui Yang Xiuxiu Xia Yong Yin Jianping
State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China
Abstract The experiment of laser cooling of molecules generally needs multiple lasers with narrow linewidth
and passive- stabilized frequency. We propose to use Pound- Drever- Hall (PDH) technique to lock the cooling
laser onto the diode laser stabilized by the saturated absorption spectroscopy of Rb atom through the transfer
optical cavity. The linewidth and long term drift of the cooling laser frequency could be controlled. The Fabry-
Parot (F- P) optical cavity is designed and made, and the optical stabilization system is set up, and the optical
transfer cavity is locked onto the reference laser through PDH technique.
Key words laser cooling of molecule; laser frequency stabilization; PDH technique; optical transfer cavity
OCIS codes 140.3425; 020.3320; 050.2230; 250.5960
1 引 言
冷分 子和 超冷分子的实验制备与研究是 原子 、分子 和光 物理研究领域中的前沿热点之 一，同 时也 是一
个包 含物 理、化学、量子信息、凝聚态物理和天文物理的跨学科交叉 研究 课题 。冷 分子 在精 密测 量、冷分子
光谱学、超冷碰撞和冷化学、多体量子系统、量子信息处理和分子干涉仪等领域有广阔的研究前景
[1-4]
。激光
冷却分子是获得冷分子乃至超冷分子的重要途径之一，但是，由于分子中存在振动与转动自由度，因而分子
的激光冷却实现起来要比原子困难得多。尽管如此，分子的激光冷却已经被证实是可行的
[5]
，也是近 5 年来
国际上在实验中产生冷分子方面取得的重要进展之一。
分子激光冷却的主要原理是，在一些特殊的双原子自由基分子的电子基态的振转能级和第一激发态的
振转 能级 之间 存在 一个 接近 闭合 的能 级系 统，类 似于 冷原 子的 闭合 能级 结构 ，因此 就有 希望 利用 这样 一个
特殊 的结 构来 实现分子的激光冷却。由于目前适合做激光冷却实验 的分 子种 类主 要集中在自由基分子方
面，比如 SrF
[5]
、YO
[6]
、CaF
[7]
分子等，这些分子近似闭合的能级结构所处的光波段不能通过饱和吸收光谱来实
现激光稳频。目前实验上采用的稳频方式主要有 2 种，一种是采用光学传递腔的方法
[5-7]
，另一种是采用光学
频率梳的方法
[6]
，通过传递介质把冷却激光锁定到稳定的参考频率源上。2010 年，DeMille 小组在实验上 实
收稿日期: 2014-07-02; 收到修改稿日期: 2014-07-10; 网络出版日期: 2014-11-12
基 金 项 目: 国 家 973 计 划 (2011CB921602,2006CB921604)、国 家 自 然 科 学 基 金 (11374100,10804031,10674047,10904037,
10904060,10974055,11034002,61205198)、上海市自然科学基金(13ZR1412800)
作者简介: 郑公爵(1987—)，男，硕士研究生，主要从事分子激光冷却方面的研究。E-mail: gongjue.zheng@gmail.com
导师简介: 夏 勇(1977—)，男，博士，副教授，主要从事分子激光冷却方面的研究。
E-mail: yxia@phy.ecnu.edu.cn(通信联系人)
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