High resolution spectroscopy in gases and its application on the frequency stabilization of semiconductor lasers

E. de Carlos López^{a, b} and J.M. López Romero^a

^a División de Tiempo y Frecuencia, CENAM Km. 4.5 Carretera a los Cués, el Marqués Qro., C. P. 76900, México. e-mail: edlopez@cenam.mx.

^b Facultad de Ciencias, UAEM. Avenida Universidad no. 1001, Colonia Chamilpa, Cuernavaca Mor., C. P. 62210, México. e-mail: jlopez@cenam.mx.

Abstract

The gas spectroscopy is a standard technique for frequency stabilization in semiconductor lasers. The Doppler effect is what exerts most influence on the linewidths of atomic spectrum increments. In the present work, the saturation spectroscopy, whose main characteristic is to cancel the undesirable consequences of this effect, is studied. Different techniques of dispersion-like signals generation are revised, and are used as error signals in the stabilization of semiconductor lasers. From a different point of view, these techniques are reviewed and being compared. Moreover, the experimental results of Cesium 133 spectroscopy made at Centro Nacional de Metrología, CENAM, are exhibited herein.

Keywords: Saturation spectroscopy; semiconductor laser stabilization.

Resumen

La espectroscopia en gases es una de las técnicas más utilizadas en la estabilización en frecuencia de láseres semiconductores. El efecto Doppler es el factor que más influye en el ensanchamiento de las líneas de los espectros atómicos. En este trabajo se revisa la espectroscopia de saturación, cuya característica principal es la de anular las consecuencias indeseables de este efecto. Se examinan distintas técnicas de generación de señales tipo dispersión, las cuales son empleadas como señales de error en la estabilización de láseres semiconductores. Estas técnicas se comparan entre sí y son revisadas desde una perspectiva diferente a lo que convencionalmente se presenta en la literatura. Asimismo se muestran resultados experimentales de espectroscopia en gas de Cesio 133 realizadas en el Centro Nacional de Metrología, CENAM.

Descriptores: Espectroscopia de saturación; estabilización de láseres semiconductores.

PACS: 32.70.Jz; 42.55.Px; 05.20.Dd

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