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量子光学学报2025年第01期:FPGA在319nm紫外单频激光系统锁频中的应用

来源:期刊VIP网 时间:


作者:苏雯静;卫怡荣;侯晓凯;王越伟;何军;王军民;

单位:山西大学光电研究所光量子技术与器件全国重点实验室;山西大学极端光学协同创新中心;

摘要:窄线宽、可连续调谐的319 nm紫外单频激光系统对铯原子的单步里德堡激发有重要意义。以高精细度超稳光学腔作为频率参考标准,结合射频位相调制边带PDH(Pound-Drever-Hall)技术、电子学边带技术、无调制HC(Hansch-Couillaud)技术,实现319 nm紫外单频激光系统的频率锁定。然而常规反馈锁定系统存在结构较复杂、体积较庞大、成本较高等缺点,我们通过利用FPGA(Field Programmable Gate Array)代替信号发生器、锁相放大器、PID(Proportional-Integral-Derivative)放大器、示波器等分立设备来实现激光频率的锁定,对常规的反馈锁定系统进行简化和升级;基于Red Pitaya的FPGA板卡,利用射频位相调制边带PDH技术以及电子学边带技术对基频光进行锁定,并对射频位相调制边带PDH技术和无调制HC技术对四镜环形倍频腔的锁频效果进行了比较。FPGA的应用,在实验操作中不仅能够显著地降低成本、简化实验系统,并且充分节约使用空间,带来极大便利,有着较高的集成度、高度的灵活性、良好的稳定性。

关键词:现场可编程门阵列(FPGA);;319nm单频紫外激光;;PDH锁定;;电子学边带锁定;;HC锁定

基金资助:国家自然科学基金(12474483);; 山西省基础研究计划(202403021211013);; 国家重点研发计划课题(2021YFA1402002);; 山西省“1331工程”提质增效建设计划(2022-07-01)