1.法拉第反常色散原子滤光器与精密激光谱

     1846，法拉第发表了关于磁场的旋光效应的论文；1956年，Ohman首次实了利用法拉第旋光效应的原子滤光器,后被称为法拉第反常色散效应原子滤光器(FADOF)。此后，法拉第反常色散效应原子滤光器便被广泛地应用于各个领域，如半导体激光稳频及激光器线宽压窄、空间和水下光通信、激光雷达系统等。若能够实现超窄线宽的法拉第反常色散效应原子滤光器，则可将其应用于全光学反馈的激光稳频。这样的稳频激光可作为窄线宽量子光源，甚至产生可用于频率标准的稳频激光输出。
     FADOF 由位于纵向磁场中的原子蒸汽泡及两端放置的偏振方向相互正交的偏振棱镜组成。线偏振光可以看成一对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的线性叠加，在磁场中，原子能级会退简并，发生塞曼分裂。由于左旋和右旋偏振光在磁场的作用下折射率不同，从而导致它们在和原子相互作用时，传播的速度不同，这样，两个圆偏振分量就会发生相对的相位移动，从而导致最终叠加而成的线偏振面发生一定的旋转。原子蒸汽的作用是通过共振法拉第效应使位于共振吸收线附近的信号光的偏振方向发生旋转，只有旋转了90°及其奇数倍的信号光能够通过检偏器，而带外光的偏振方向没有发生旋转，被检偏器隔离。
   目前研究组已成功实现87Rb原子780 nm、1529 nm的FADOF[1,2]，Cs原子 455 nm 的FADOF[3]，Sr原子461 nm的FADOF，Ca原子423 nm 的FADOF，覆盖了从紫光到通信光波段的FADOF。
2.FADOF 稳频激光器
    法拉第原子滤光器的作用是从较强的宽带背景光中提取微弱的窄带激光信号，即通过FADOF作为选频元件，将窄带激光信号反馈至半导体激光器中，使得半导体激光器的输出频率稳定在原子的共振跃迁谱线上。通常情况下，原子滤光器的线宽越窄，越有利于激光频率的稳定。目前小组已实现将87Rb原子780 nm FADOF信号反馈至激光器中实现激光器的稳频[4,5]    
    外腔越长，线宽越小。因此我们考虑增加腔长来压窄线宽，如果用其他方式增加腔长，即会增加损耗，也会给光路增加准直困难。因此我们考虑用光纤作为外腔来增加腔长，压窄线宽，这样既增加了腔长，又不会给光路准直增加困难。从而使激光输出频率对周围环境热噪声，机械振动等噪声不敏感。腔长越长，纵模间隔越小，线宽也会越小，原子滤光器的透射带宽内将会有更多的模式，它们之间相互竞争，必将有更加优质的模式脱颖而出，激光器的频率将更加准确，更加稳定。

基于此理论，研究组目前已实现100 km光纤的780 nmFADOF反馈。

参考文献

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[2]Qinqing Sun, Yelong Hong, Wei Zhuang, Zhiwen Liu, and Jingbiao Chen，Demonstration of an excited-state Faraday anomalous dispersion optical filter at 1529 nm by use of an electrodeless discharge rubidium vapor lamp,   Appl. Phys. Lett. 2012, vol.101, 211102，DOI: 10.1063/1.4767140.

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[5]Tao Z, Hong Y, Luo B, et al.Diode laser operating on an atomic transition limited by an isotope ⁸⁷Rb Faraday filter at 780 nm.[J]. Optics Letters, 2015, 40(18):4348-51.