Источник лазера с высокой стабильностью является важной основой для точных спектроскопических измерений и квантового управления состоянием ионных ловушек. В ответ на требования эксперимента по точным измерениям с ионами итттербия к стабильности частоты часов лазера, в данной работе разработана и реализована схема стабилизации частоты лазера с использованием быстрых и медленных обратных связей на основе оптического частотного гребня. Система получает информацию о частотной ошибке, обнаруживая биенийную частоту между непрерывным лазером и зубцами оптического гребня, и строит двухконтурную систему обратной связи: медленная обратная связь компенсирует длительные дрейфы частоты лазера, а быстрая обратная связь, основанная на акустооптическом модуляторе, реализует высокоскоростное регулирование частоты. Для уменьшения влияния изменения угла дифракции акустооптического модулятора при изменении частоты управления на стабильность оптического тракта, спроектирована и реализована конструкция тракта с двойным сдвигом частоты на базе акустооптического модулятора. Экспериментальные результаты показывают, что после стабилизации лазера на длине волны 934 нм на оптический частотный гребень ширина линии биений сжата до уровня герц, а отклонение центральной частоты в течение 3 часов составляет ±3,6 мГц. Относительная нестабильность системы при интеграционных временах 1 с и 1000 с составляет соответственно 4.55(4)×10-17 и 1.6(4)×10-18, что указывает на хороший эффект стабилизации частоты и значительное улучшение долгосрочной стабильности частоты лазера. Этот метод также можно расширить для синхронной стабилизации нескольких лазеров, что обеспечивает техническую поддержку единого частотного стандарта для многоволновых лазерных систем в экспериментах с ионными ловушками.

Оптический частотный гребень; стабилизация частоты лазера; акустооптический модулятор; управление быстрой и медленной обратной связью