Une source laser à haute stabilité est une base importante pour les mesures spectroscopiques précises dans les pièges à ions et les expériences de contrôle d'état quantique. En réponse aux exigences de stabilité de la fréquence du laser d'horloge dans l'expérience de mesure précise sur l'ion d'ytterbium, cet article conçoit et met en œuvre un schéma de stabilisation de la fréquence laser basé sur un retour rapide et lent référencé à un peigne de fréquence optique. Le système obtient les informations d'erreur de fréquence en détectant le signal de battement entre le laser continu et les dents du peigne de fréquence optique, et construit une structure de retour en boucle double : le retour lent compense la dérive de fréquence à long terme du laser, le retour rapide utilise un modulateur acousto-optique pour réaliser une régulation de fréquence haute bande passante. Par ailleurs, pour atténuer l'impact du changement de l'angle de diffraction du modulateur acousto-optique en fonction de la fréquence de commande sur la stabilité du chemin optique, une structure de chemin optique basée sur un double décalage de fréquence par le modulateur est conçue et réalisée. Les résultats expérimentaux montrent qu'après verrouillage du laser à 934 nm sur le peigne de fréquence optique, la largeur de la ligne de battement est resserrée à l'ordre du Hertz, et que la fluctuation de la fréquence centrale dans 3 heures est de ±3,6 mHz. L'instabilité relative du système pour des temps d'intégration de 1 s et 1000 s est respectivement 4.55(4)×10-17 et 1.6(4)×10-18, indiquant que ce schéma possède un bon effet de verrouillage de fréquence et améliore considérablement la stabilité de la fréquence laser à long terme. Cette méthode peut également être étendue à la stabilisation synchrone de plusieurs lasers, fournissant ainsi un support technique pour une référence de fréquence unifiée dans les systèmes laser multi-longueurs d'onde pour les expériences de piège à ions.

Peigne de fréquence optique; stabilisation de fréquence laser; modulateur acousto-optique; contrôle en rétroaction rapide et lente