izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-1-4-7izmertech-1483Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТРОЛОГИИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИGENERAL PROBLEMS OF METROLOGY AND MEASUREMENT TECHNIQUESСтабилизация частоты лазера с отстройкой от атомного перехода методом спектроскопии с переносом модуляцииModulation transfer spectroscopy offset laser frequency stabilization laserОсипенкоГ. В.OsipenkoG. V.

Георгий Владимирович Осипенко

г. п. Менделеево, Московская обл.

Georgii V. Osipenko

Mendeleevo, Moscow Region

osipenko.9494@mail.ruАлейниковМ. С.AleynikovM. S.

Михаил Сергеевич Алейников

г. п. Менделеево, Московская обл.

Mikhail S. Aleynikov

Mendeleevo, Moscow Region

alejnikov@vniiftri.ruСуховерскаяА. Г.SukhoverskayaA. G.

Алина Георгиевна Суховерская

г. п. Менделеево, Московская обл.

Alina G. Sukhoverskaya

Mendeleevo, Moscow Region

alina.sukhoverskaya@mail.ruВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияRussian Metrological Institute of Technical Physics and Radio EngineeringRussian Federation2023180320230147Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1483

Исследован один из ключевых узлов лазерной системы атомного гравиметра на холодных атомах. Для реализации лазерно-оптической схемы атомного гравиметра необходима стабилизация лазера с отстройкой от атомного перехода. Разработан и представлен метод стабилизации частоты волоконного лазера с частотным удвоением с отстройкой от атомного перехода. Разработанный метод основан на спектроскопии с переносом модуляции и применении широкополосного электрооптического модулятора. Описана экспериментальная схема реализации предложенного метода. Получены сигналы ошибки, позволяющие стабилизировать частоту волоконного лазера с частотным удвоением с отстройкой от атомного перехода. Для достижения максимальной амплитуды сигнала ошибки оптимизированы параметры экспериментальной установки, такие как температура ячейки, интенсивность пробного и насыщающего лучей, амплитуды сигналов, подаваемых на электрооптические модуляторы. Также исследовано влияние поляризации излучения на амплитуду сигнала. Показано, что выбор круговой поляризации позволяет получить сигнал ошибки с большей амплитудой. Полученные результаты применимы при разработке квантового гравиметра, квантовых стандартов частоты, а также при проведении экспериментов по лазерному охлаждению атомов.

One of the key parts of laser system of atomic gravimeter based on cold atoms is investigated. In order to construct optical system of atomic gravimeter the laser offset frequency stabilization is needed. Method for frequencydoubled fiber laser’s offset frequency stabilization is suggested and developed. This method is based on modulation transfer spectroscopy and the usage of fiber electro-optical modulator. The experimental scheme of this method is described. The error signals for offset frequency stabilization of frequency-doubled fiber laser are obtained. In order to maximize error signal’s amplitude, experimental parameters such as cell’s temperature, pump and probe beam intensities and electrooptical modulators signal amplitudes are optimized. The influence of polarization on error signal’s amplitude is investigated. It is shown that circular polarization allows to achieve error signal with higher amplitude. The achieved results can be applied to the construction of quantum gravimeter, quantum frequency standards and to the laser cooling experiments.

атомный гравиметрспектроскопия высокого разрешениянелинейная спектроскопияспектроскопия с переносом модуляцииэлектрооптический модуляторволоконный лазерatomic gravimeterhigh-resolution spectroscopymodulation transfer spectroscopyelectrooptical modulatorfiber laserReferencesАлейников М. С., Барышев В. Н., Блинов И. Ю., Купалов Д. С., Осипенко Г. В. Перспективы разработки чувствительного атомного интерферометра на холодных атомах рубидия // Измерительная техника. 2020. № 7. С. 9–12. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-7-9-12Aleynikov M. S., Baryshev V. N., Blinov I. Y., Kupalov D. S., Osipenko G. V. Measu- rement Techniques. 2020, vol. 63, no. 7, pp. 520–523. https://doi.org/10.1007/s11018-020-01818-9 ]Kasevich M., Chu S. Physical Review Letters. 1991, vol. 67, no. 2, pp. 181–184. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.67.181Kasevich M., Chu S. Physical Review Letters. 1991, vol. 67, no. 2, pp. 181–184. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.67.181So C., Spong N. L., Möhl C., Jiao Y., Ilieva T., Adams C. S. Optics Letters. 2019, vol. 44, pp. 5374–5377. https://doi.org/10.1364/OL.44.005374So C., Spong N. L., Möhl C., Jiao Y., Ilieva T., Adams C. S. Optics Letters. 2019, vol. 44, pp. 5374–5377. https://doi.org/10.1364/OL.44.005374Fu Q., Li X., Meng Z., Feng Y. Optics Communications. 2018, vol. 44, pp. 132–137. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2018.06.040Fu Q., Li X., Meng Z., Feng Y. Optics Communications. 2018, vol. 44, pp. 132–137. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2018.06.040Peng W., Zhou L., Long S., Wang J., Zhan M. Optics Letters. 2014, vol. 39, pp. 2998–3001. https://doi.org/10.1364/OL.39.002998Peng W., Zhou L., Long S., Wang J., Zhan M. Optics Letters. 2014, vol. 39, pp. 2998–3001. https://doi.org/10.1364/OL.39.002998Shirley J. H. Optics Letters. 1982, vol. 7, no. 11, pp. 537–539. https://doi.org/10.1364/OL.7.000537Shirley J. H. Optics Letters. 1982, vol. 7, no. 11, pp. 537–539. https://doi.org/10.1364/OL.7.000537McCarron D. J., King S. A., Cornish S. L. Measurement Science and Technology. 2008, vol. 19, no. 10, 105601. https://doi.org/10.1088/0957-0233/19/10/105601McCarron D. J., King S. A., Cornish S. L. Measurement Science and Technology. 2008, vol. 19, no. 10, 105601. https://doi.org/10.1088/0957-0233/19/10/105601Барышев В. Н., Осипенко Г. В., Алейников М. С., Блинов И. Ю. Метод Рамана–Рэмси импульсного возбуждения резонансов когерентного пленения населенности в 87Rbячейке с буферным газом // Квантовая электроника. 2019. T. 49. № 3. C. 283–287. https://doi.org/10.1070/QEL16875Baryshev V. N., Osipenko G. V., Aleini- kov M. S., Blinov I. Y. Quantum Electronics. 2019, vol. 49, no. 3, pp. 283–287. (In Russ.)] https://doi.org/10.1070/QEL16875Sun D., Zhou C., Zhou L., Wang J., Zhan M. Optics Express. 2016, vol. 24, no. 10, pp. 10649–10662. https://doi.org/10.1364/OE.24.010649Sun D., Zhou C., Zhou L., Wang J., Zhan M. Optics Express. 2016, vol. 24, no. 10, pp. 10649–10662. https://doi.org/10.1364/OE.24.010649Mudarikwa L., Pahwa K., Goldwin J. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 2012, vol. 45, no. 6, 065002. https://doi.org/10.1088/0953-4075/45/6/065002Mudarikwa L., Pahwa K., Goldwin J. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 2012, vol. 45, no. 6, 065002. https://doi.org/10.1088/0953-4075/45/6/065002Steck D. Rubidium 85 D Line Data, 2019, available at: https://steck.us/alkalidata/rubidium85numbers.pdf (accessed: 23.12.2022).Steck D. Rubidium 85 D Line Data, 2019, available at: https://steck.us/alkalidata/rubidium85numbers.pdf (accessed: 23.12.2022).Steck D. A. Rubidium 87 D line data, 2001, available at: https://steck.us/alkalidata/rubidium87numbers.pdf (accessed: 23.12.2022).Steck D. A. Rubidium 87 D line data, 2001, available at: https://steck.us/alkalidata/rubidium87numbers.pdf (accessed: 23.12.2022).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.