可移动光学超稳腔的研制及其稳定性测试

可移动超稳腔可以减小环境振动对激光稳定性带来的影响,适合振动强度较大的运输条件。本文展示了一种由低膨胀系数玻璃制作的光学谐振腔,并测试了激光锁定到该可移动超稳腔的频率稳定性。支杆固定于金属热屏蔽罩内的机械设计使其具有良好的稳定性和可移动性。采用短延迟自外差干涉法测量了激光器锁定到超稳腔后的线宽,并且借助振动平台测试其稳定性。实验发现锁定后的激光器线宽和振动频率存在线性关系,激光器线宽会随着振动加速度增大出现饱和效应。去除振动时激光线宽可以恢复到无振动时的数值,证实该超稳腔具有较高稳定性。     

基于里德堡原子的工频电场测量

里德堡原子是主量子数n很大的高激发态原子。里德堡原子由于具有大极化率特性,其对外部电场十分敏感,原子能级偏移与电场直接关联,可以用来实现对电场强度和频率的精确测量。该文通过双光子激发的方式实现室温中铯原子20S_1/2里德堡态的制备,并基于里德堡原子的电磁诱导透明(electromagnetically induced transparency,EIT)光谱实现了工频电场的测量。实验中研究了工频电场的幅值和频率与EIT的频移关系,实现对工频电场强度和频率的测量。实验中EIT光谱频移是测量电场特性的关键,利用电光调制器对探测光相位进行调制,在EIT光谱两侧产生的边带峰与主峰频率间隔则严格等于电光调制器射频源频率,以此频率作为校准基准实现EIT光谱频移的准确测量。设计了一种微型光纤结构的传感器,可以实现电场的远距离测量。该研究方案对室外高压工频电场的可溯源精确测量及工程应用具有重要参考价值,适用于新型电力系统建设的测量要求。     

基于TDLAS的纳米光纤甲烷传感器

展示一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）的微型化纳米光纤甲烷传感器。在比尔-朗伯定律的基础上，选择1.6μm附近的甲烷吸收线，对分布式反馈半导体激光器（DFB-DL）进行波长调制，使用锁相放大器解调出二次谐波信号，建立一套完整的基于纳米光纤的TDLAS系统。使用该系统测量室温下不同入射功率和不同压强对二次谐波信号的影响，同时获得了该系统的压力展宽系数和压力频移系数，发现直径较小的纳米光纤可以对甲烷产生更强的吸收。所设计的纳米光纤传感器是一个在低功率条件下进行微量气体测量的有力工具，在气体种类分析和定量分析方面有着巨大的应用潜力。