消除多普勒吸收背景的雙光束飽和吸收激光光譜測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于激光光譜測量領(lǐng)域，涉及一種雙光束超精細飽和吸收激光光譜測量裝置，可應用各種波長飽和譜的測量。
【背景技術(shù)】
[0002]激光光譜技術(shù)中的飽和吸收光譜技術(shù)，通過消多普勒背景噪聲的方法，將光譜分辨率較之普通吸收光譜技術(shù)提高了幾個數(shù)量級。消多普勒噪聲的飽和吸收信號，其線寬只受原子躍遷能級自然線寬、激光器線寬的局限，隨收到激光強度、磁場大小和汽室泡溫度的的變化而略有變化。具體的，它是利用單色可調(diào)諧激光，從眾多多普勒速度分布的原子氣體中將具有速度為零的原子選出，利用泵浦激光提供的能量，飽和吸收，形成飽和吸收光譜信號，在探測器中接收。實驗中，當激光頻率和原子躍遷頻率嚴格相同時，就會形成相對中心對稱的正向飽和吸收峰，而飽和吸收峰的中心的頻率位置就是對應于原子躍遷譜線的中心位置。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種消除多普勒吸收背景的雙光束飽和吸收激光光譜測量裝置。
[0004]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):消除多普勒吸收背景的雙光束飽和吸收激光光譜測量裝置，包括有激光器，依次設(shè)置于激光器射出激光光路上的光隔離器、半波片、第一分光棱鏡和全反射鏡；其中第一分光棱鏡和全反射鏡表面與激光光路之間呈銳角設(shè)置，第一分光棱鏡的兩個表面反射的兩組平行反射光的光路上依次設(shè)置有第一中性衰減片、銣汽室、第二分光棱鏡和差分光電探測器，所述的第二分光棱鏡和所述全反射鏡平行且相對設(shè)置，第二分光棱鏡和全反射鏡之間的光路上還設(shè)置有第二中性衰減片。
[0005]作為優(yōu)選方案:所述的激光器為420nm外腔半導體激光器，功率為20mw，發(fā)射出的激光的光束直徑為2_ ;所述半波片對應的波長為420nm，所述的第一分光棱鏡及第二分光棱鏡為HR420nm型分光棱鏡，所述的第一中性衰減片及第二中性衰減片對應的波長為420nm，所述的全反鏡對應的波長為420nm。
[0006]作為優(yōu)選方案:所述的差分光電探測器具有兩個420nm探頭。
[0007]作為優(yōu)選方案:包含87Rb的所述銣汽室的尺寸為長5cm，直徑為3cm。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的有益效果是:利用該策略裝置能夠準確地測定原子的能級間距，并用其將激光頻率準確地鎖定在原子躍遷的中心頻率上。這種飽和吸收光譜信號對應原子的能級躍遷線非常穩(wěn)定，可以作為激光頻率的絕對參考標準，在激光穩(wěn)頻、實現(xiàn)窄線寬的激光光源等方面具有重要的應用價值。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]1、激光器；2、光隔離器；3、半波片；4、第一分光棱鏡；5、第二分光棱鏡；6、第一中性衰減片；7、第二中性衰減片；8、全反射鏡；9、差分光電探測器；10、銣汽室。
【具體實施方式】
[0011]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。
[0012]根據(jù)圖1所示，本實施例所述的消除多普勒吸收背景的雙光束飽和吸收激光光譜測量裝置，包括有激光器1，依次設(shè)置于激光器射出激光光路上的光隔離器2、半波片3、第一分光棱鏡4和全反射鏡8 ;其中第一分光棱鏡和全反射鏡表面與激光光路之間呈銳角設(shè)置，第一分光棱鏡的兩個表面反射的兩組平行反射光的光路上依次設(shè)置有第一中性衰減片6、銣汽室10、第二分光棱鏡5和差分光電探測器9,所述的第二分光棱鏡和所述全反射鏡平行且相對設(shè)置，第二分光棱鏡和全反射鏡之間的光路上還設(shè)置有第二中性衰減片7。
[0013]所述的激光器為420nm外腔半導體激光器，功率為20mw，發(fā)射出的激光的光束直徑為2mm，線寬小于1MHz，連續(xù)調(diào)諧大于1GHz ;所述半波片對應的波長為420nm，所述的第一分光棱鏡及第二分光棱鏡為HR420nm型分光棱鏡，所述的第一中性衰減片及第二中性衰減片對應的波長為420nm，所述的全反鏡對應的波長為420nm ;所述的差分光電探測器具有兩個420nm探頭。所述包含87Rb的銣汽室的尺寸為長5cm，直徑為3cm。
[0014]根據(jù)銣原子420nm躍遷的超精細能級結(jié)構(gòu)以及偶極躍遷定則,5S1/2, F=2到6S3/2,F=I, 2，3和5S1/2，F(xiàn)=I到6S3/2，F(xiàn)=O, I, 2，具體的處于基態(tài)5S1/2的超精細能級F=2上的原子可以向上躍遷到激發(fā)態(tài)6S3/2的超精細能級F=l，2，3上，處于基態(tài)5S 1/2的超精細能級F=I上的原子可以向上躍遷到激發(fā)態(tài)6S3/2的超精細能級F=O, 1，2上。
[0015]所述的激光器發(fā)射出的激光經(jīng)過第一分光棱鏡之后分為三束，其中兩束平行出射的光是第一分光棱鏡前后表面反射光，另一束是透射光；通過調(diào)整半波片可調(diào)節(jié)反射光功率及透射光功率的大??；透射光作為功率較強的泵浦光，經(jīng)過全反射鏡反射，第二中性衰減片功率調(diào)整，及第二分光棱鏡的反射之后與其中一條第一分光棱鏡反射的光重疊；在重疊的光路上放溫度可調(diào)的所述銣汽室(即銣原子蒸汽室，內(nèi)含成分85Rb及87Rb);經(jīng)分第一分光棱鏡反射的兩束光經(jīng)過第一中性衰減片功率調(diào)節(jié)，透過第二分光棱鏡到差分探測器進行探測；所述光隔離器用來隔離光路中反饋給激光器的光，保證激光器的正常工作。所述的透射光為反射光光強的5倍。
[0016]圖1中所示第一分光棱鏡反射出的兩束平行的反射光，一束與泵浦光重疊，另一束直接透過銣汽室作為參考光，檢測與泵浦光重疊的探測光得到的是具有多普勒吸收背景的飽和吸收光譜，而參考光只具有多普勒吸收背景，經(jīng)過差分探測之后就可以獲得消除多普勒吸收背景的飽和吸收譜。
[0017]每幅飽和吸收光譜圖像中有6個吸收峰，其中三個吸收峰是由沿著垂直光傳播方向運動的原子導致的泵浦光和探測光之間的相互作用；另外三個吸收峰是交叉躍遷信號，是由具有一定速度的原子，多普勒頻移后與泵浦光的共振躍遷和多普勒頻移后與探測光的共振躍遷導致的交叉作用。
【主權(quán)項】
1.消除多普勒吸收背景的雙光束飽和吸收激光光譜測量裝置，其特征在于:包括有激光器，依次設(shè)置于激光器射出激光光路上的光隔離器、半波片、第一分光棱鏡和全反射鏡；其中第一分光棱鏡和全反射鏡表面與激光光路之間呈銳角設(shè)置，第一分光棱鏡的兩個表面反射的兩組平行反射光的光路上依次設(shè)置有第一中性衰減片、銣汽室、第二分光棱鏡和差分光電探測器，所述的第二分光棱鏡和所述全反射鏡平行且相對設(shè)置，第二分光棱鏡和全反射鏡之間的光路上還設(shè)置有第二中性衰減片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除多普勒吸收背景的雙光束飽和吸收激光光譜測量裝置，其特征在于:所述的激光器為420nm外腔半導體激光器，功率為20mw，發(fā)射出的激光的光束直徑為2mm ;所述半波片對應的波長為420nm,所述的第一分光棱鏡及第二分光棱鏡為HR420nm型分光棱鏡，所述的第一中性衰減片及第二中性衰減片對應的波長為420nm，所述的全反鏡對應的波長為420nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的消除多普勒吸收背景的雙光束飽和吸收激光光譜測量裝置，其特征在于:所述的差分光電探測器具有兩個420nm探頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的消除多普勒吸收背景的雙光束飽和吸收激光光譜測量裝置，其特征在于:包含87Rb的所述銣汽室的尺寸為長5cm，直徑為3cm。
【專利摘要】本實用新型公開了消除多普勒吸收背景的雙光束飽和吸收激光光譜測量裝置，包括有激光器，依次設(shè)置于激光器射出激光光路上的光隔離器、半波片、第一分光棱鏡和全反射鏡；其中第一分光棱鏡和全反射鏡表面與激光光路之間呈銳角設(shè)置，第一分光棱鏡的兩個表面反射的兩組平行反射光的光路上依次設(shè)置有第一中性衰減片、銣汽室、第二分光棱鏡和差分光電探測器，所述的第二分光棱鏡和所述全反射鏡平行且相對設(shè)置，第二分光棱鏡和全反射鏡之間的光路上還設(shè)置有第二中性衰減片。利用該策略裝置能夠準確地測定原子的能級間距，并用其將激光頻率準確地鎖定在原子躍遷的中心頻率上。
【IPC分類】G01J3-42, G01N21-39
【公開號】CN204346911
【申請?zhí)枴緾N201520006897
【發(fā)明人】凌俐, 傅俊
【申請人】浙江大學城市學院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月5日