用于Be~+激光冷却的半导体激光器的设计与实现

来源 :中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:AAAz12300
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激光冷却的Be+离子在量子信息学、等离子体、精密测量物理等领域具有着重要的研究和应用价值。然而,与其它碱土金属离子相比较,对激光冷却的Be+离子的研究还很有局限性。导致这种限制的一个重要的因素就是用于Be+冷却和探测的能量落在光谱的紫外区(313nm),而这一波段的半导体激光器并未商业化。目前,该波段光源的获得方法主要有1)将光纤激光器产生的1051nnm和1550nm的激光先进行和频获得626nm的激光,然后再通过倍频获得313nnm的激光;2)将YAG激光器产生的532nm的激光和固体激光器产生的760nm的激光先进行和频获得626nm的激光,然后再倍频获得313nnm的激光。虽然通过这些方法可以获得较高功率的激光输出,但是这些激光系统不仅结构复杂而且价格昂贵,使其应用受到一定的局限性。本论文介绍了一种可以通过半导体制冷实现的626nm半导体激光器的方案,其具有结构简单,价格低廉,而且性能上可以满足实验需求,因此,该激光器的实现将对于Be+的激光冷却以及相关研究有着的推进作用。本论文将首先介绍了626nm半导体激光器的实现背景。在第二章中具体介绍了激光器设计方案,以及Be+的激光冷却对于激光性能的具体要求,然后介绍了半导体激光器的工作原理和特性,并利用半导体激光器的温度特性对激光器采取整体二级制冷的方案将633nm的半导体激光管的增益中心移到626nm,最后详细介绍了通过精密波长计和计算机控制的626nm激光器稳频方案。在第三章中,主要是在实验方案的基础上,介绍了626nm半导体激光器的实现过程,最终实现626nm激光长期的稳定输出。第四章中,对激光器的性能进行了测试与分析。结果表明,此输出激光可以实现5000秒以上的稳定输出,对应激光频率不确定度为7MHz.最后对本文的工作进行总结并对下一步的工作进行了展望。
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