一種線心模式銣原子濾光器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于激光光譜測量領(lǐng)域，涉及一種線心模式濾光器裝置，可獲得工作在原子躍迀頻率的激光。
【背景技術(shù)】
[0002]原子濾光器是基于原子吸收發(fā)射和內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換的物理過程的一種濾光器件，與干涉濾光片和雙折射濾光片相比，具有接收角大、帶寬窄和濾光效率高等優(yōu)點，在紅外探測、遙感、激光雷達和空間光通信等領(lǐng)域有著非常重要的應用。其中銣原子濾光器由于所涉及波段應用方面很重要，在國際、國內(nèi)均受到特別關(guān)注。
[0003]原子濾光器的另一個重要應用，可用來進行激光鎖頻，它需要激光工作在原子躍迀頻率上、而傳統(tǒng)的法拉第反常色散原子(銫、銣、鉀、鈉、鈣等)濾光器(FADOF)基本都是線翼模式的濾光器，即透射峰偏離原子的躍迀頻率。有一種利用光致二向色性原理實現(xiàn)的原子濾光器，在實驗上實現(xiàn)了超窄線寬的原子濾光器，量級在百兆赫茲。這種濾光器雖然滿足工作頻率的要求，但是透射率只有10%左右，另外它的工作條件是很強的栗浦光，一方面透過率太低，另一方面工作條件太過苛刻。傳統(tǒng)的FADOF大都是工作在線翼模式，也可以改造成線心模式，需要改進實驗條件。在合適的溫度和磁場強度下，F(xiàn)ADOF會工作在線心模式。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種新型的線心模式銣原子濾光器裝置。
[0005]為實現(xiàn)本實用新型之目的，采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):一種線心模式銣原子濾光器裝置，包括有激光器，分光鏡，第一 85Rb銣原子蒸汽室，第一探測器，第二 85Rb銣原子蒸汽室、第二探測器，以及兩個格蘭泰勒棱鏡和兩個永磁鐵;所述激光器、分光鏡、第二 85Rb銣原子蒸汽室和第二探測器順次排列在一直線上，所述分光鏡與激光器產(chǎn)生激光的方向之間形成45度夾角;兩個所述格蘭泰勒棱鏡分別設(shè)置在所述第二 85Rb銣原子蒸汽室位于光路方向的兩端，兩個所述格蘭泰勒棱鏡的偏振方向相互垂直;兩個所述永磁鐵分別設(shè)置在兩個格蘭泰勒棱鏡與第二 85Rb銣原子蒸汽室之間的位置;所述第二 85Rb銣原子蒸汽室外包裹有加熱裝置;所述第一 85Rb銣原子蒸汽室和第一探測器位于分光鏡的反射光路上。
[0006]所述激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)分光鏡分成兩束，一束經(jīng)第一 85Rb銣原子蒸汽室，與銣原子相互作用后被第一探測器接收;另一束經(jīng)一個格蘭泰勒棱鏡起偏，變成線偏振光，穿過處在由兩個永磁鐵所形成穩(wěn)恒磁場中的第二 85Rb銣原子蒸汽室，經(jīng)過另外一個格蘭泰勒棱鏡，最后被第二探測器接收。
[0007]作為優(yōu)選方案:所述的激光器為42Inm外腔半導體激光器，功率為20mw，發(fā)射出的光束直徑為2_，線寬小于IMHz，連續(xù)調(diào)諧大于1GHz。
[0008]作為優(yōu)選方案:所述第一85Rb銣原子蒸汽室、第二 85Rb銣原子蒸汽室的長度為5cm，直徑為3cm。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的有益效果是:線心模式銣原子濾光器是將激光器發(fā)出的421nm激光分成兩束，一束通過第一 85Rb銣原子蒸汽室形成飽和吸收譜，作為頻率參考;另一束通過加了磁場和溫度的第二 85Rb銣原子蒸汽室形成濾光信號。銣泡溫度加熱范圍是0-300°C，磁場范圍300G-2200G。當磁場較小時，無論溫度加到多高，都不可能出現(xiàn)濾光信號頻率與原子共振頻率一致的單縫濾光信號。在磁場超過1500G后，逐漸出現(xiàn)單縫透射的效果。在共振區(qū)的中心頻段，信號光在合適外部實驗條件下有90°旋光，穿過垂直的兩個格蘭泰勒棱鏡，順利通過FADOF濾光系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ] 1、激光器;2、分光鏡;3、第一85Rb銣原子蒸汽室;4、第一探測器;5、格蘭泰勒棱鏡；
6、永磁鐵;7、第二 85Rb銣原子蒸汽室;8、加熱裝置;9、第二探測器。
【具體實施方式】
[0012]下面根據(jù)附圖對本實用新型的【具體實施方式】做一個詳細的說明。
[0013]根據(jù)圖1所示，本實施例所述的一種線心模式銣原子濾光器裝置，包括有激光器I，分光鏡2，第」5Rb銣原子蒸汽室3，第一探測器4，第二85Rb銣原子蒸汽室7、第二探測器9，以及兩個格蘭泰勒棱鏡5和兩個永磁鐵6;所述激光器、分光鏡、第二 85Rb銣原子蒸汽室和第二探測器順次排列在一直線上，所述分光鏡與激光器產(chǎn)生激光的方向之間形成45度夾角;兩個所述格蘭泰勒棱鏡分別設(shè)置在所述第二 85Rb銣原子蒸汽室位于光路方向的兩端，兩個所述格蘭泰勒棱鏡的偏振方向相互垂直;兩個所述永磁鐵分別設(shè)置在兩個格蘭泰勒棱鏡與第二 85Rb銣原子蒸汽室之間的位置;所述第二 85Rb銣原子蒸汽室外包裹有加熱裝置8;所述第一 85Rb銣原子蒸汽室和第一探測器位于分光鏡的反射光路上。
[0014]所述加熱裝置8用來加熱銣泡氣室，溫度在室溫到300°C連續(xù)可調(diào)，溫標精度0.2°C。兩套強永磁鐵6放置在銣泡兩側(cè)，通過調(diào)節(jié)其與銣泡的距離來調(diào)節(jié)磁場的大小。由于整個裝置在厘米的量級，可以近似認為銣泡處在均勻磁場中。為了消除外磁場對實驗的影響，我們?yōu)檎麄€FADOF濾光系統(tǒng)外加了磁屏蔽裝置。透射率是通過計算格蘭泰勒棱鏡垂直時的最大透過功率Tlmax除以兩棱鏡平行時的最大透過功率T2max得到的。
[0015]所述激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)分光鏡分成兩束，一束經(jīng)第一 85Rb銣原子蒸汽室，與銣原子相互作用后被第一探測器接收;另一束經(jīng)一個格蘭泰勒棱鏡起偏，變成線偏振光，穿過處在由兩個永磁鐵所形成穩(wěn)恒磁場中的第二 85Rb銣原子蒸汽室，經(jīng)過另外一個格蘭泰勒棱鏡，最后被第二探測器接收。
[0016]所述的激光器為421nm外腔半導體激光器，功率為20mw，發(fā)射出的光束直徑為2mm，線寬小于IMHz，連續(xù)調(diào)諧大于I OGHz。
[0017]所述第一85Rb銣原子蒸汽室、第二 85Rb銣原子蒸汽室的長度為5cm，直徑為3cm。
[0018]該線心模式銣原子濾光器的原理是基于法拉第旋光效應及飽和吸收效應。飽和吸收效應是指421nm通過銣原子蒸汽泡后，將銣85原子從基態(tài)52S1/2栗浦到激發(fā)態(tài)62P1/2。法拉第旋光效應是指421nm激光通過加了磁場的銣原子蒸汽泡時，在法拉第旋光效應下，同時有高溫加熱裝置，光的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)磁場、溫度、銣泡長度，信號光偏振方向的旋轉(zhuǎn)剛好達到90%可以穿過相互垂直的前后兩個偏振片，被接收器接收，就是我們需要的濾光信號。如果濾光器的工作頻率與原子躍迀譜線一致，就是我們需要的線心模式銣原子濾光器，關(guān)鍵是要加強磁場。我們的工作波長在421nm，根據(jù)銣85原子421nm躍迀的超精細能級結(jié)構(gòu)以及偶極躍迀定則，可以由85Rb 52Si/2,F=2^62Pi/2 F’=2、3能級之間躍迀產(chǎn)生。
【主權(quán)項】
1.一種線心模式銣原子濾光器裝置，其特征在于:包括有激光器，分光鏡，第一85Rb銣原子蒸汽室，第一探測器，第二85Rb銣原子蒸汽室、第二探測器，以及兩個格蘭泰勒棱鏡和兩個永磁鐵;所述激光器、分光鏡、第二 85Rb銣原子蒸汽室和第二探測器順次排列在一直線上，所述分光鏡與激光器產(chǎn)生激光的方向之間形成45度夾角;兩個所述格蘭泰勒棱鏡分別設(shè)置在所述第二 85Rb銣原子蒸汽室位于光路方向的兩端，兩個所述格蘭泰勒棱鏡的偏振方向相互垂直;兩個所述永磁鐵分別設(shè)置在兩個格蘭泰勒棱鏡與第二 85Rb銣原子蒸汽室之間的位置；所述第二 85Rb銣原子蒸汽室外包裹有加熱裝置;所述第一 85Rb銣原子蒸汽室和第一探測器位于分光鏡的反射光路上； 所述激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)分光鏡分成兩束，一束經(jīng)第一 85Rb銣原子蒸汽室，與銣原子相互作用后被第一探測器接收;另一束經(jīng)一個格蘭泰勒棱鏡起偏，變成線偏振光，穿過處在由兩個永磁鐵所形成穩(wěn)恒磁場中的第二 85Rb銣原子蒸汽室，經(jīng)過另外一個格蘭泰勒棱鏡，最后被第二探測器接收。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線心模式銣原子濾光器裝置，其特征在于:所述的激光器為421nm外腔半導體激光器，功率為20mw，發(fā)射出的光束直徑為2mm，線寬小于IMHz，連續(xù)調(diào)諧大于I OGHz。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線心模式銣原子濾光器裝置，其特征在于:所述第一85Rb銣原子蒸汽室、第二 85Rb銣原子蒸汽室的長度為5cm，直徑為3cm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種線心模式銣原子濾光器裝置，包括有激光器，分光鏡，第一85Rb銣原子蒸汽室，第一探測器，第二85Rb銣原子蒸汽室、第二探測器，以及兩個格蘭泰勒棱鏡和兩個永磁鐵；激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)分光鏡分成兩束，一束經(jīng)第一85Rb銣原子蒸汽室，與銣原子相互作用后被第一探測器接收；另一束經(jīng)一個格蘭泰勒棱鏡起偏，變成線偏振光，穿過處在由兩個永磁鐵所形成穩(wěn)恒磁場中的第二85Rb銣原子蒸汽室，經(jīng)過另外一個格蘭泰勒棱鏡，最后被第二探測器接收。
【IPC分類】G02F1/09
【公開號】CN205176419
【申請?zhí)枴緾N201520953209
【發(fā)明人】凌俐, 嚴冰
【申請人】浙江大學城市學院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月25日