Eine Laserquelle mit hoher Stabilität ist eine wichtige Grundlage für präzise spektroskopische Messungen und Quantenstatuskontrolle in Ionenfallenexperimenten. Zur Erfüllung der Anforderungen an die Stabilität der Uhrenlaserfrequenz im präzisen Ytterbiumion-Messexperiment wurde in diesem Artikel ein Schnell-und-Langsam-Rückkopplungsschema zur Laserfrequenzstabilisierung auf Basis eines optischen Frequenzkamms entwickelt und implementiert. Das System erfasst Frequenzfehlinformationen durch die Detektion des Schwebungssignals zwischen einem kontinuierlichen Wellenlaser und den Kämmen des optischen Frequenzkamms und konstruiert eine Doppelkreisschleife: die Langsamrückkopplung dient der Kompensation von Langzeitfrequenztendenzen des Lasers, die Schnellrückkopplung basiert auf einem akustooptischen Modulator zur Realisierung einer hochbandbreiten Frequenzregelung. Gleichzeitig wurde zur Verringerung des Einflusses der Winkeländerung der Beugung des akustooptischen Modulators in Abhängigkeit von der Antriebsfrequenz auf die Stabilität des optischen Pfads eine optische Pfadstruktur basierend auf einer doppelten Frequenzverschiebung durch den akustooptischen Modulator entworfen und realisiert. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass nach der Sperrung des 934-nm-Lasers am optischen Frequenzkamm die Schwebungslinienbreite auf den Hertzbereich verengt wurde und die zentrale Frequenzschwankung innerhalb von 3 Stunden ±3,6 mHz beträgt. Die relative Instabilität des Systems bei Integrationszeiten von 1 s und 1000 s beträgt jeweils 4.55(4)×10-17 und 1.6(4)×10-18, was darauf hinweist, dass dieses Schema eine gute Frequenzsperrwirkung hat und die langfristige Frequenzstabilität des Lasers deutlich verbessert. Diese Methode kann auch auf die synchrone Sperrung mehrerer Laser ausgeweitet werden und bietet somit technische Unterstützung für eine einheitliche Frequenzreferenzierung in mehrwellenlängigen Lasersystemen für Ionenfallenexperimente.

Optischer Frequenzkamm; Laserfrequenzstabilisierung; akustooptischer Modulator; Steuerung der schnellen und langsamen Rückkopplung