用于产生和操控囚禁镁离子的 VECSEL 系统

原子、分子和光学（AMO）物理实验依赖于许多不同波长的激光，且对光谱线宽、功率和强度稳定性有不同要求。垂直外腔面发射激光器（VECSELs）结合非线性频率转换，有可能取代目前使用的许多激光系统。在此，我们展示并表征了能够执行囚禁镁离子量子信息处理实验中所有基于激光的任务的 VECSEL 系统。对于中性镁的光电离，使用包含三硼酸锂（LBO）晶体用于二次谐波产生的腔内倍频 VECSEL 产生 570.6 nm 光。外部倍频产生 285.3 nm 光，用于与中性 Mg 的 $^{1}S_{0}\leftrightarrow ^{1}P_{1}$ 跃迁共振相互作用。使用外部四倍频 VECSEL，我们在 279.6 nm 的 $^{2}S_{1/2}\leftrightarrow ^{2}P_{3/2}$ 循环跃迁上实现了 $^{25}$Mg$^{+}$ 的多普勒冷却，在 280.4 nm 的 $^{2}S_{1/2}\leftrightarrow ^{2}P_{1/2}$ 跃迁上实现了重新抽运，并实现了相干态操控以及接近运动基态的分辨边带冷却。我们的系统作为 AMO 领域中需要多波长单频、功率可扩展激光源的应用原型。