實驗名稱：基于電光調幅器EOAM單級反饋噪聲抑制實驗

研究方向：研究探索電光調幅器（EOAM）單級反饋技術對單原子光學俘獲中激光強度噪聲的抑制機制及其量子調控效果。通過靜態光路實驗量化反饋環路在0–1MHz頻域的噪聲衰減特性（100kHz處達20dB），并優化調制參數實現功率穩定性提升（標準差0.5%）；進一步在銫原子偶極阱中驗證噪聲抑制對量子態的調控作用：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），揭示強度噪聲譜與參量加熱/量子退相干的定量關聯。

實驗目的：探究電光調幅器（EOAM）單級反饋環路的調制參數（偏置電壓、增益帶寬）對激光強度噪聲抑制效果的影響規律，及其在單原子光學俘獲中對原子壽命延長（提升兩個數量級）和量子退相干時間增強（延長5倍）的調控作用，為量子精密操控系統提供低噪聲光學俘獲方案。

測試設備：ATA-2021H高壓放大器、電光調幅器、比例積分控制器、自制高數值孔徑物鏡、銫原子磁光阱系統、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。

實驗過程：

圖1：聲光調制器和電光調制器相結合抑制0-1MHz激光強度噪聲的實驗裝置圖

圖2：單級反饋環路抑制噪聲實驗裝置圖

圖3：單級反饋環路抑制噪聲裝置實物圖

在靜態光路系統中采用頻譜分析儀（DC-150MHz）量化EOAM單級反饋環路對1064nm激光強度噪聲的抑制效果（偏置電壓0V，增益帶寬1MHz），通過噪聲功率譜反演0–500kHz頻域內參量加熱率理論模型；同步在銫原子磁光阱-偶極阱復合系統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，計數率100counts/50ms）監測原子存活概率。

實驗結果：

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

圖5：噪聲抑制環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，當反饋環路閉合時（偏置電壓0V固定），激光強度噪聲在100kHz處衰減20dB，功率起伏標準差降至0.5%（自由運轉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。

電壓放大器推薦-ATA-2021B高壓放大器：

圖：ATA-2021B高壓放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業。