實驗名稱：基于電光調(diào)幅器EOAM單級反饋噪聲抑制實驗

　　研究方向：研究探索電光調(diào)幅器（EOAM）單級反饋技術(shù)對單原子光學(xué)俘獲中激光強(qiáng)度噪聲的抑制機(jī)制及其量子調(diào)控效果。通過靜態(tài)光路實驗量化反饋環(huán)路在0–1MHz頻域的噪聲衰減特性（100kHz處達(dá)20dB），并優(yōu)化調(diào)制參數(shù)實現(xiàn)功率穩(wěn)定性提升（標(biāo)準(zhǔn)差0.5%）；進(jìn)一步在銫原子偶極阱中驗證噪聲抑制對量子態(tài)的調(diào)控作用：原子壽命從0.12s延長至13.9s（提升兩個量級），均勻退相干時間T2?從20.7ms增至107.5ms（提升5倍），揭示強(qiáng)度噪聲譜與參量加熱/量子退相干的定量關(guān)聯(lián)。

　　實驗?zāi)康模?/strong>探究電光調(diào)幅器（EOAM）單級反饋環(huán)路的調(diào)制參數(shù)（偏置電壓、增益帶寬）對激光強(qiáng)度噪聲抑制效果的影響規(guī)律，及其在單原子光學(xué)俘獲中對原子壽命延長（提升兩個數(shù)量級）和量子退相干時間增強(qiáng)（延長5倍）的調(diào)控作用，為量子精密操控系統(tǒng)提供低噪聲光學(xué)俘獲方案。

　　測試設(shè)備：ATA-2021H高壓放大器、電光調(diào)幅器、比例積分控制器、自制高數(shù)值孔徑物鏡、銫原子磁光阱系統(tǒng)、單光子探測器、微波源、微波放大器、偏振分束棱鏡、四分之一波片、半波片、頻譜分析儀、示波器、光纖耦合系統(tǒng)。

　　實驗過程：

　　圖1：聲光調(diào)制器和電光調(diào)制器相結(jié)合抑制0-1MHz激光強(qiáng)度噪聲的實驗裝置圖

　　圖2：單級反饋環(huán)路抑制噪聲實驗裝置圖

　　圖3：單級反饋環(huán)路抑制噪聲裝置實物圖

　　在靜態(tài)光路系統(tǒng)中采用頻譜分析儀（DC-150MHz）量化EOAM單級反饋環(huán)路對1064nm激光強(qiáng)度噪聲的抑制效果（偏置電壓0V，增益帶寬1MHz），通過噪聲功率譜反演0–500kHz頻域內(nèi)參量加熱率理論模型；同步在銫原子磁光阱-偶極阱復(fù)合系統(tǒng)中加載噪聲抑制后的俘獲光（功率11.6mW，阱深0.34mK），利用單光子探測器（SPCM，計數(shù)率100counts/50ms）監(jiān)測原子存活概率，結(jié)合微波脈沖序列（π/2-τ-π-τ脈沖，頻率9.192GHz，功率10W）驅(qū)動Ramsey干涉與自旋回波；采用指數(shù)衰減擬合提取原子壽命T1和均勻退相干時間T2?，最終基于參量加熱方程關(guān)聯(lián)噪聲抑制深度與量子態(tài)演化動力學(xué)，建立激光強(qiáng)度漲落-原子退相干的定量調(diào)控模型。

　　實驗結(jié)果：

　　圖4：(a)反饋環(huán)路打開和閉合時原子在阱中的加熱率(b)反饋環(huán)路打開和閉合時原子的壽命

　　圖5：噪聲抑制環(huán)路打開和閉合時原子在阱中的退相干時間

　　噪聲抑制測試表明，當(dāng)反饋環(huán)路閉合時（偏置電壓0V固定），激光強(qiáng)度噪聲在100kHz處衰減20dB，功率起伏標(biāo)準(zhǔn)差降至0.5%（自由運轉(zhuǎn)11%），參量加熱率理論值由6.35s-1降至0.05s-1；原子俘獲實驗證實：未抑制噪聲時原子壽命僅0.12s（加熱主導(dǎo)逃逸），施加反饋后壽命延長至13.9s（提升116倍），軸向振蕩頻率2.34kHz處的強(qiáng)度噪聲抑制27dB；量子相干性測量顯示：自由演化Ramsey干涉的退相干時間T2從4.84ms增至8.54ms，而自旋回波技術(shù)解析的均勻退相干時間T2?由20.7ms提升至107.5ms（增幅420%），且噪聲抑制后的自旋回波振幅衰減速率降低4.5倍，驗證了激光強(qiáng)度漲落通過參量加熱Γε∝Sε(2νtr)及交流斯塔克頻移擾動對原子量子態(tài)的多尺度退相干機(jī)制。

　　放大器在該實驗中發(fā)揮的效能：將比例積分控制器輸出的毫瓦級誤差信號放大至百伏特量級，驅(qū)動電光調(diào)幅器實現(xiàn)激光強(qiáng)度的實時調(diào)制，保障反饋環(huán)路對0–1MHz強(qiáng)度噪聲的百微秒級動態(tài)響應(yīng)。

　　電壓放大器推薦-ATA-2021B高壓放大器：

　　圖：ATA-2021B高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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