一种线心模式铷原子滤光器装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种线心模式铷原子滤光器装置，包括有激光器，分光镜，第一85Rb铷原子蒸汽室，第一探测器，第二85Rb铷原子蒸汽室、第二探测器，以及两个格兰泰勒棱镜和两个永磁铁；激光器产生的激光经分光镜分成两束，一束经第一85Rb铷原子蒸汽室，与铷原子相互作用后被第一探测器接收；另一束经一个格兰泰勒棱镜起偏，变成线偏振光，穿过处在由两个永磁铁所形成稳恒磁场中的第二85Rb铷原子蒸汽室，经过另外一个格兰泰勒棱镜，最后被第二探测器接收。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光光谱测量领域，涉及一种线心模式滤光器装置，可获得工作在原子跃迁频率的激光。
技术介绍
原子滤光器是基于原子吸收发射和内部能量转换的物理过程的一种滤光器件，与干涉滤光片和双折射滤光片相比，具有接收角大、带宽窄和滤光效率高等优点，在红外探测、遥感、激光雷达和空间光通信等领域有着非常重要的应用。其中铷原子滤光器由于所涉及波段应用方面很重要，在国际、国内均受到特别关注。原子滤光器的另一个重要应用，可用来进行激光锁频，它需要激光工作在原子跃迁频率上、而传统的法拉第反常色散原子（铯、铷、钾、钠、钙等）滤光器（FADOF）基本都是线翼模式的滤光器，即透射峰偏离原子的跃迁频率。有一种利用光致二向色性原理实现的原子滤光器，在实验上实现了超窄线宽的原子滤光器，量级在百兆赫兹。这种滤光器虽然满足工作频率的要求，但是透射率只有10%左右，另外它的工作条件是很强的泵浦光，一方面透过率太低，另一方面工作条件太过苛刻。传统的FADOF大都是工作在线翼模式，也可以改造成线心模式，需要改进实验条件。在合适的温度和磁场强度下，FADOF会工作在线心模式。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种新型的线心模式铷原子滤光器装置。为实现本技术之目的，采用以下技术方案予以实现：一种线心模式铷原子滤光器装置，包括有激光器，分光镜，第一85Rb铷原子蒸汽室，第一探测器，第二85Rb铷原子蒸汽室、第二探测器，以及两个格兰泰勒棱镜和两个永磁铁；所述激光器、分光镜、第二85Rb铷原子蒸汽室和第二探测器顺次排列在一直线上，所述分光镜与激光器产生激光的方向之间形成45度夹角；两个所述格兰泰勒棱镜分别设置在所述第二85Rb铷原子蒸汽室位于光路方向的两端，两个所述格兰泰勒棱镜的偏振方向相互垂直；两个所述永磁铁分别设置在两个格兰泰勒棱镜与第二85Rb铷原子蒸汽室之间的位置；所述第二85Rb铷原子蒸汽室外包裹有加热装置；所述第一85Rb铷原子蒸汽室和第一探测器位于分光镜的反射光路上。所述激光器产生的激光经分光镜分成两束，一束经第一85Rb铷原子蒸汽室，与铷原子相互作用后被第一探测器接收；另一束经一个格兰泰勒棱镜起偏，变成线偏振光，穿过处在由两个永磁铁所形成稳恒磁场中的第二85Rb铷原子蒸汽室，经过另外一个格兰泰勒棱镜，最后被第二探测器接收。作为优选方案：所述的激光器为421nm外腔半导体激光器，功率为20mw，发射出的光束直径为2mm，线宽小于1MHz，连续调谐大于10GHz。作为优选方案：所述第一85Rb铷原子蒸汽室、第二85Rb铷原子蒸汽室的长度为5cm，直径为3cm。与现有技术相比较，本技术的有益效果是：线心模式铷原子滤光器是将激光器发出的421nm激光分成两束，一束通过第一85Rb铷原子蒸汽室形成饱和吸收谱，作为频率参考；另一束通过加了磁场和温度的第二85Rb铷原子蒸汽室形成滤光信号。铷泡温度加热范围是0-300℃，磁场范围300G-2200G。当磁场较小时，无论温度加到多高，都不可能出现滤光信号频率与原子共振频率一致的单缝滤光信号。在磁场超过1500G后，逐渐出现单缝透射的效果。在共振区的中心频段，信号光在合适外部实验条件下有900旋光，穿过垂直的两个格兰泰勒棱镜，顺利通过FADOF滤光系统。附图说明图1是本技术的结构示意图。1、激光器；2、分光镜；3、第一85Rb铷原子蒸汽室；4、第一探测器；5、格兰泰勒棱镜；6、永磁铁；7、第二85Rb铷原子蒸汽室；8、加热装置；9、第二探测器。具体实施方式下面根据附图对本技术的具体实施方式做一个详细的说明。根据图1所示，本实施例所述的一种线心模式铷原子滤光器装置，包括有激光器1，分光镜2，第一85Rb铷原子蒸汽室3，第一探测器4，第二85Rb铷原子蒸汽室7、第二探测器9，以及两个格兰泰勒棱镜5和两个永磁铁6；所述激光器、分光镜、第二85Rb铷原子蒸汽室和第二探测器顺次排列在一直线上，所述分光镜与激光器产生激光的方向之间形成45度夹角；两个所述格兰泰勒棱镜分别设置在所述第二85Rb铷原子蒸汽室位于光路方向的两端，两个所述格兰泰勒棱镜的偏振方向相互垂直；两个所述永磁铁分别设置在两个格兰泰勒棱镜与第二85Rb铷原子蒸汽室之间的位置；所述第二85Rb铷原子蒸汽室外包裹有加热装置8；所述第一85Rb铷原子蒸汽室和第一探测器位于分光镜的反射光路上。所述加热装置8用来加热铷泡气室，温度在室温到300℃连续可调，温标精度0.2℃。两套强永磁铁6放置在铷泡两侧，通过调节其与铷泡的距离来调节磁场的大小。由于整个装置在厘米的量级，可以近似认为铷泡处在均匀磁场中。为了消除外磁场对实验的影响，我们为整个FADOF滤光系统外加了磁屏蔽装置。透射率是通过计算格兰泰勒棱镜垂直时的最大透过功率T1max除以两棱镜平行时的最大透过功率T2max得到的。所述激光器产生的激光经分光镜分成两束，一束经第一85Rb铷原子蒸汽室，与铷原子相互作用后被第一探测器接收；另一束经一个格兰泰勒棱镜起偏，变成线偏振光，穿过处在由两个永磁铁所形成稳恒磁场中的第二85Rb铷原子蒸汽室，经过另外一个格兰泰勒棱镜，最后被第二探测器接收。所述的激光器为421nm外腔半导体激光器，功率为20mw，发射出的光束直径为2mm，线宽小于1MHz，连续调谐大于10GHz。所述第一85Rb铷原子蒸汽室、第二85Rb铷原子蒸汽室的长度为5cm，直径为3cm。该线心模式铷原子滤光器的原理是基于法拉第旋光效应及饱和吸收效应。饱和吸收效应是指421nm通过铷原子蒸汽泡后，将铷85原子从基态52S1/2泵浦到激发态62P1/2。法拉第旋光效应是指421nm激光通过加了磁场的铷原子蒸汽泡时，在法拉第旋光效应下，同时有高温加热装置，光的偏振方向发生旋转，调节磁场、温度、铷泡长度，信号光偏振方向的旋转刚好达到900，可以穿过相互垂直的前后两个偏振片，被接收器接收，就是我们需要的滤光信号。如果滤光器的工作频率与原子跃迁谱线一致，就是我们需要的线心模式铷原子滤光器，关键是要加强磁场。我们的工作波长在421nm，根据铷85原子421nm跃迁的超精细能级结构以及偶极跃迁定则，可以由85Rb52S1/2，F=2→62P1/2F’=2、3能级之间跃迁产生。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线心模式铷原子滤光器装置，其特征在于：包括有激光器，分光镜，第一85Rb铷原子蒸汽室，第一探测器，第二85Rb铷原子蒸汽室、第二探测器，以及两个格兰泰勒棱镜和两个永磁铁；所述激光器、分光镜、第二85Rb铷原子蒸汽室和第二探测器顺次排列在一直线上，所述分光镜与激光器产生激光的方向之间形成45度夹角；两个所述格兰泰勒棱镜分别设置在所述第二85Rb铷原子蒸汽室位于光路方向的两端，两个所述格兰泰勒棱镜的偏振方向相互垂直；两个所述永磁铁分别设置在两个格兰泰勒棱镜与第二85Rb铷原子蒸汽室之间的位置；所述第二85Rb铷原子蒸汽室外包裹有加热装置；所述第一85Rb铷原子蒸汽室和第一探测器位于分光镜的反射光路上；所述激光器产生的激光经分光镜分成两束，一束经第一85Rb铷原子蒸汽室，与铷原子相互作用后被第一探测器接收；另一束经一个格兰泰勒棱镜起偏，变成线偏振光，穿过处在由两个永磁铁所形成稳恒磁场中的第二85Rb铷原子蒸汽室，经过另外一个格兰泰勒棱镜，最后被第二探测器接收。

【技术特征摘要】
1.一种线心模式铷原子滤光器装置，其特征在于：包括有激光器，分光镜，第一85Rb铷原子蒸汽室，第一探测器，第二85Rb铷原子蒸汽室、第二探测器，以及两个格兰泰勒棱镜和两个永磁铁；所述激光器、分光镜、第二85Rb铷原子蒸汽室和第二探测器顺次排列在一直线上，所述分光镜与激光器产生激光的方向之间形成45度夹角；两个所述格兰泰勒棱镜分别设置在所述第二85Rb铷原子蒸汽室位于光路方向的两端，两个所述格兰泰勒棱镜的偏振方向相互垂直；两个所述永磁铁分别设置在两个格兰泰勒棱镜与第二85Rb铷原子蒸汽室之间的位置；所述第二85Rb铷原子蒸汽室外包裹有加热装置；所述第一85Rb铷原子蒸汽室和第一探测器位于分光镜的反射光路上；
所述激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌俐，严冰，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33