專利名稱：雙路可控的一維光學(xué)晶格裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)晶格，特別是一種雙路可控的一維光學(xué)晶格裝置，用于以冷原子 作為介質(zhì)的精密測(cè)量與量子信息控制等方面，屬于非線性激光光譜技術(shù)、精密激光光譜技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，光學(xué)晶格已經(jīng)成為冷原子光頻標(biāo)和量子模擬研究的標(biāo)準(zhǔn)裝置。在光學(xué)晶格 中可以獲得消除了原子運(yùn)動(dòng)和碰撞效應(yīng)的超精密光譜，從而提供一種高度穩(wěn)定的外界參考 頻率。這一技術(shù)已被應(yīng)用于光頻標(biāo)中。光學(xué)晶格還被廣泛應(yīng)用于量子模擬等研究領(lǐng)域，自從 1995年原子氣體玻色愛因斯坦凝聚實(shí)現(xiàn)以來(lái)，人們已經(jīng)利用冷原子和量子簡(jiǎn)并的玻色(或 費(fèi)米)原子氣體在光學(xué)晶格中成功地模擬了大量的晶體中電子的運(yùn)動(dòng)行為。通常產(chǎn)生光學(xué)晶格是基于駐波原理。當(dāng)2束頻率相同、傳播方向相反的激光疊加 時(shí)，就會(huì)在空間產(chǎn)生周期為半波長(zhǎng)的周期性光強(qiáng)分布，這便是一維光學(xué)晶格。當(dāng)3個(gè)相互垂 直的方向都存在這樣的駐波時(shí)，就構(gòu)成了三維光學(xué)晶格。對(duì)光學(xué)晶格的控制包括晶格的勢(shì)阱深度、移動(dòng)速度，以及拓補(bǔ)特征等方面，目前較 容易實(shí)現(xiàn)的是對(duì)勢(shì)阱深度和移動(dòng)速度的控制。對(duì)勢(shì)阱深度的控制通常是通過(guò)對(duì)光強(qiáng)的控制 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)光學(xué)晶格移動(dòng)速度的控制通常是采用對(duì)射的兩束光有一個(gè)小的頻率差，通過(guò) 改變頻率差就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)速度的控制。但以上的方法也存在一些缺點(diǎn)。例如，通?？?制光強(qiáng)采用聲光調(diào)制器或電光調(diào)制器，光強(qiáng)并不與控制信號(hào)呈線性關(guān)系，因此需要一個(gè)快 速的光強(qiáng)反饋控制系統(tǒng)。而采用具有一定頻率差的對(duì)射光束構(gòu)成移動(dòng)光學(xué)晶格時(shí)，需要用 鎖相環(huán)穩(wěn)定兩光束的頻率差和位相差?？傊?，以上方法均對(duì)電子學(xué)控制系統(tǒng)提出了較高的 要求。有文獻(xiàn)描述了利用電光晶體改變光場(chǎng)的偏振態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)一維光學(xué)晶格的操縱。如

圖1所示，圖中a為線偏振光，b為冷原子云，c為線偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)了角度θ，d為1/4 波片，e為電光晶體，f為反射鏡。利用反射鏡形成駐波場(chǎng)，入射光束與反射鏡之間的電光晶 體用于調(diào)節(jié)光場(chǎng)的偏振態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同自旋態(tài)的晶格移位。該方案的缺點(diǎn)是只適用 于對(duì)自旋態(tài)依賴的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種雙路可控的一維光學(xué)晶格 裝置，該裝置以實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)晶格的位置、勢(shì)阱深度、偏振狀態(tài)等的靈巧控制。本發(fā)明技術(shù)解決方案如下一種雙路可控的一維光學(xué)晶格裝置，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括第一單模光纖和第二單 模光纖，第一輸出透鏡和第二輸出透鏡，第一精密五維光纖調(diào)整架和第二精密五維光纖調(diào) 整架，直角棱鏡，精密四維調(diào)整架，偏振分束棱鏡，第一消像差膠合透鏡，L形轉(zhuǎn)接件，第一三 維手動(dòng)直線調(diào)節(jié)臺(tái)，第二消像差膠合透鏡，第二三維手動(dòng)直線調(diào)節(jié)臺(tái)，第一電光晶體，第二電光晶體，平面反射鏡，精密兩維角度調(diào)整架和光學(xué)平板，上述部件的位置關(guān)系如下所述的L形轉(zhuǎn)接件固定在所述的第一三維手動(dòng)直線調(diào)節(jié)臺(tái)上，所述的精密四維調(diào) 整架、第一精密五維光纖調(diào)整架、第二精密五維光纖調(diào)整架、直角棱鏡、偏振分束棱鏡、第一 消像差膠合透鏡置于所述的L形轉(zhuǎn)接件上；所述的第二消像差膠合透鏡、平面反射鏡、兩維角度調(diào)整架、第一電光晶體、第二 電光晶體都置于所述的光學(xué)平板上；在所述的L形轉(zhuǎn)接件上的三方成品字形地設(shè)置所述的精密四維調(diào)整架、第一精密 五維光纖調(diào)整架和第二精密五維光纖調(diào)整架，所述的直角棱鏡的斜面膠結(jié)在所述的精密四 維調(diào)整架的側(cè)面上，所述的第一輸出透鏡和第二輸出透鏡分別固定在所述的第一精密五維 光纖調(diào)整架和第二精密五維光纖調(diào)整架上并相對(duì)地放置，所述的第一單模光纖和第二單模 光纖輸出的激光分別經(jīng)所述的第一輸出透鏡和第二輸出透鏡再經(jīng)所述的直角棱鏡的兩直 角邊反射后沿頂角方向輸出相互平行的第一光束和第二光束，在所述的直角棱鏡的直角的 頂角方向依次是偏振分束棱鏡、第一消像差膠合透鏡、第二消像差膠合透鏡、平面反射鏡和 兩維角度調(diào)整架，所述的平面反射鏡設(shè)在所述的兩維角度調(diào)整架上，以便所述的平面反射 鏡17的反射面的精密調(diào)整，所述的第一電光晶體和第二電光晶體置于所述的第二消像差 膠合透鏡和平面反射鏡之間并分別位于所述的第二光束和第一光束的光路上，所述的第一 電光晶體和第二電光晶體上施加驅(qū)動(dòng)電壓。所述的直角棱鏡的兩直角面夾角偏離90度不大于10秒，兩直角面均鍍有針對(duì)所 用激光波長(zhǎng)的高反射率介質(zhì)膜。從第一單模光纖和第二單模光纖經(jīng)第一輸出透鏡和第二輸出透鏡耦合輸出幾乎 完全相對(duì)且平行的兩光束。該兩束平行光束被直角棱鏡反射后相互平行沿直角棱鏡的頂角 方向輸出。然后經(jīng)過(guò)偏振分束棱鏡起偏，再經(jīng)過(guò)第一消像差膠合透鏡，在該透鏡后距離A處 (焦點(diǎn)附近)，兩束光將會(huì)聚，而且會(huì)聚點(diǎn)重合。在會(huì)聚點(diǎn)前后一段距離之內(nèi)，兩束光仍部 分交迭，之后又變?yōu)榘l(fā)散的光束，再經(jīng)過(guò)第二消像差膠合透鏡后，發(fā)散的光束又變?yōu)槠叫泄?束，并且該兩平行光束光相互平行。該2束平行光束分別經(jīng)過(guò)第一電光晶體和第二電光晶 體，然后再入射到平面反射鏡上，被平面反射鏡反射的光束沿原路返回，再次經(jīng)過(guò)第一電光 晶體和第二電光晶體和第二消像差膠合透鏡。2束反射光分別與原先入射的光束形成駐波 場(chǎng)，產(chǎn)生光學(xué)晶格。所述的光學(xué)晶格的控制方法的原理如下一維光學(xué)晶格可以通過(guò)駐波場(chǎng)產(chǎn)生，在本發(fā)明中，光學(xué)晶格的勢(shì)場(chǎng)可描述為
權(quán)利要求
1.一種雙路可控的一維光學(xué)晶格裝置，特征在于其構(gòu)成包括第一單模光纖(1)和第二 單模光纖O)，第一輸出透鏡C3)和第二輸出透鏡G)，第一精密五維光纖調(diào)整架( 和第 二精密五維光纖調(diào)整架(6)，直角棱鏡(7)，精密四維調(diào)整架(8)，偏振分束棱鏡(9)，第一消 像差膠合透鏡(10)，L形轉(zhuǎn)接件(11)，第一三維手動(dòng)直線調(diào)節(jié)臺(tái)(12)，第二消像差膠合透鏡 (13)，第二三維手動(dòng)直線調(diào)節(jié)臺(tái)(14)，第一電光晶體(15)，第二電光晶體(16)，平面反射鏡 (17)，精密兩維角度調(diào)整架(18)和光學(xué)平板(19)，上述部件的位置關(guān)系如下所述的L形轉(zhuǎn)接件(11)固定在所述的第一三維手動(dòng)直線調(diào)節(jié)臺(tái)(1 上，所述的精密 四維調(diào)整架(8)、第一精密五維光纖調(diào)整架(5)、第二精密五維光纖調(diào)整架(6)、所述的直角 棱鏡(7)、偏振分束棱鏡(9)、第一消像差膠合透鏡(10)置于所述的L形轉(zhuǎn)接件(11)上；所述的第二消像差膠合透鏡(13)、平面反射鏡(17)和兩維角度調(diào)整架(18)，所述的第 一電光晶體(1 和第二電光晶體(16)都置于所述的光學(xué)平板(19)上；在所述的L形轉(zhuǎn)接件(11)上的三方成品字形地設(shè)置所述的精密四維調(diào)整架(8)、第一 精密五維光纖調(diào)整架( 和第二精密五維光纖調(diào)整架(6)，所述的直角棱鏡(7)的斜面膠結(jié) 在所述的精密四維調(diào)整架(8)的側(cè)面上，所述的第一輸出透鏡C3)和第二輸出透鏡(4)分 別固定在所述的第一精密五維光纖調(diào)整架( 和第二精密五維光纖調(diào)整架(6)上并相對(duì)地 放置，所述的第一單模光纖(1)和第二單模光纖( 輸出的激光分別經(jīng)所述的第一輸出透 鏡(3)和第二輸出透鏡(4)再經(jīng)所述的直角棱鏡(7)的兩直角邊反射后沿頂角方向輸出相 互平行的第一光束和第二光束，在所述的直角棱鏡(7)的直角的頂角方向依次是偏振分束 棱鏡(9)、第一消像差膠合透鏡(10)、第二消像差膠合透鏡(1 、平面反射鏡(17)和兩維角 度調(diào)整架(18)，所述的平面反射鏡(17)設(shè)在所述的兩維角度調(diào)整架(18)上，以便所述的平 面反射鏡(17)的反射面的精密調(diào)整，所述的第一電光晶體(15)和第二電光晶體(16)置于 所述的第二消像差膠合透鏡(1 和平面反射鏡(17)之間并分別位于所述的第二光束和第 一光束的光路上，所述的第一電光晶體(1 和第二電光晶體(16)上施加驅(qū)動(dòng)電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路可控的一維光學(xué)晶格裝置，其特征在于所述的直角棱鏡 的兩直角面夾角偏離90度不大于10秒，兩直角面均鍍有針對(duì)所用激光波長(zhǎng)的高反射率介 質(zhì)膜。
全文摘要
一種雙路可控的一維光學(xué)晶格裝置，其構(gòu)成包括第一單模光纖和第二單模光纖，第一輸出透鏡和第二輸出透鏡，第一精密五維光纖調(diào)整架和第二精密五維光纖調(diào)整架，直角棱鏡，精密四維調(diào)整架，偏振分束棱鏡，第一消像差膠合透鏡，L形轉(zhuǎn)接件，第一三維手動(dòng)直線調(diào)節(jié)臺(tái)，第二消像差膠合透鏡，第二三維手動(dòng)直線調(diào)節(jié)臺(tái)，第一電光晶體，第二電光晶體，平面反射鏡，精密兩維角度調(diào)整架和光學(xué)平板，本發(fā)明裝置采用兩路對(duì)稱的光學(xué)晶格光路，且使用同一塊平面反射鏡，本發(fā)明裝置具有光學(xué)晶格形狀穩(wěn)定，光學(xué)晶格的位置、勢(shì)阱深度、偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)控制方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B1/10GK102147536SQ20111005939
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者周蜀渝, 徐震, 洪濤, 王育竹 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所