光泵磁力仪中垂直腔面发射激光器激光波长锁定

TN248.4; 针对光泵磁力仪(OPM)对小型化、低功耗以及激光光源波长稳定性的要求,提出一套垂直腔面发射激光器激光波长锁定控制方案.所提基于多普勒吸收的光反馈波长锁定方案以133Cs原子D1线Fg=4→Fe=3超精细能级跃迁波长为参考波长,OPM的原子蒸汽气室同时作为波长锁定的工作气室,无需任何额外装置即可将激光波长锁定在该D1线跃迁波长.使用数字比例积分微分控制与模糊控制算法进行激光的温度控制,使温度波动在±0.005 ℃内;采用基于电流镜的激光电流驱动方案,使电流波动在±50 nA内,为激光波长锁定提供了良好的硬件基础.最后,在实验室环境下实现OPM长达2 h的稳定信号输出....

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Published in上海交通大学学报 Vol. 58; no. 4; pp. 438 - 448
Main Authors 骆曼箬, 李绍良, 黄艺明, 张弛, 吴招才, 刘华
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海 200240%上海航天控制技术研究所上海空间智能控制技术重点实验室,上海 201109%自然资源部第二海洋研究所,杭州 310012 01.04.2024
Subjects
optically pumped magnetometer(OPM)
波长锁定
wavelength locking
vertical-cavity surface-emitting laser(VCSEL)
激光稳频
垂直腔面发射激光器
光泵磁力仪
laser frequency stabilization
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ISSN1006-2467
DOI10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.371

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Summary:TN248.4; 针对光泵磁力仪(OPM)对小型化、低功耗以及激光光源波长稳定性的要求,提出一套垂直腔面发射激光器激光波长锁定控制方案.所提基于多普勒吸收的光反馈波长锁定方案以133Cs原子D1线Fg=4→Fe=3超精细能级跃迁波长为参考波长,OPM的原子蒸汽气室同时作为波长锁定的工作气室,无需任何额外装置即可将激光波长锁定在该D1线跃迁波长.使用数字比例积分微分控制与模糊控制算法进行激光的温度控制,使温度波动在±0.005 ℃内;采用基于电流镜的激光电流驱动方案,使电流波动在±50 nA内,为激光波长锁定提供了良好的硬件基础.最后,在实验室环境下实现OPM长达2 h的稳定信号输出.
ISSN:1006-2467
DOI:10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.371