基于Eu$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$中稳态光谱孔燃烧的激光频率稳定

我们提出并分析了一种通过Eu$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$中光谱孔的稳态图案实现激光频率稳定的方法。创建了三个光谱孔区域，其频率间隔由$~^{151}$Eu$^{3+}$的基态超精细分裂决定。结果表明，在激光频率稳定数天后，吸收图案未退化。将锁定于此种稳态光谱孔图案的激光与独立的腔稳定激光及Yb光晶格钟进行光频比对，显示出光谱孔分数频率不稳定度为$1.0\times10^{-15}~ \tau^{-\frac{1}{2}}$，在$\tau = 73$ s时平均至$8.5^{+4.8}_{-1.8}\times10^{-17}$。施加于光纤耦合电光调制器的射频驱动频率处的残余幅度调制，通过主动伺服在$\tau>$ 1 s时降低至小于$1\times10^{-6}$分数幅度调制。通过对透射与入射光电探测器信号进行数字除法，残余幅度调制对激光频率不稳定度的贡献在$\tau>$ 1 s时进一步降低至小于$1\times10^{-16}$。