A vertical cavity surface emitting laser for CPT atomic clock

垂直腔面发射激光器 激光线宽 光学 正交偏振光谱成像 栅栏 材料科学 激光阈值 光电子学 极化(电化学) 线极化 激光器 原子钟 物理 物理化学 化学
作者
Ming Li,Wang Qiu-hua,Yaobin Li,Pingping Qiu,Hongling Meng,Yiyang Xie,Qiang Kan
出处
期刊:Journal of Modern Optics [Taylor & Francis]
卷期号:69 (6): 316-322 被引量:1
标识
DOI:10.1080/09500340.2022.2032441
摘要

A polarization-stabilized fundamental mode vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) was developed for a coherent population trapping (CPT) Cs atomic clock. The VCSEL achieved a single stabilized polarization state through a directly-etched surface grating structure on the surface. The device polarization characteristics of different surface grating parameters were analysed using the finite-difference time-domain (FDTD) method. For the fundamental transverse mode condition, the lasing wavelength corresponded to the Cs atom’s D1 line. Owing to the polarization-dependent reflectivity of surface gratings, the VCSEL’s orthogonal polarization suppression ratio (OPSR) exceeded 20 dB. Since the surface grating eliminated the degeneracy of the two orthogonal linear polarization fundamental modes, a linewidth of approximately 53 MHz for the VCSEL could be obtained using the delayed self-homodyne method. A 7.6 GHz modulation bandwidth satisfied the atomic clock’s bandwidth requirement. We introduced the directly-etched surface grating VCSEL to the Cs atomic clock, and measured the CPT resonance signal.
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