CN111404030B - 一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器及方法 - Google Patents

一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111404030B
CN111404030B CN202010249054.7A CN202010249054A CN111404030B CN 111404030 B CN111404030 B CN 111404030B CN 202010249054 A CN202010249054 A CN 202010249054A CN 111404030 B CN111404030 B CN 111404030B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rubidium
rubidium bubble
tylar
glan
prism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN202010249054.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111404030A (zh
Inventor
刘海霞
毕岗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN202010249054.7A priority Critical patent/CN111404030B/zh
Publication of CN111404030A publication Critical patent/CN111404030A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111404030B publication Critical patent/CN111404030B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/281—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for attenuating light intensity, e.g. comprising rotatable polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/288—Filters employing polarising elements, e.g. Lyot or Solc filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器，包括：780nm波长的半导体激光器A、420nm波长的半导体激光器B、420nm波长的平面反射镜A、半波片、780nm高透420nm高反镜A、参考系统、实验系统和探测系统。本发明的有益效果是：本发明主要就该新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器透射率的影响因素(温度、磁场、有无Xenon以及不同泵浦光波长)，根据实验测试，现有的实验条件下，随着温度升高，该原子滤光器透射率也提高，磁场增大时，透射率增大，通带也随之变宽，有5Torr的Xenon也比同样规格的无Xenon的自然铷泡的透射率高，经过该实验条件(即120℃，80Gs，充有Xenon的自然铷泡)下改良得到的滤光器结构简单，温度、磁场以及充入Xenon也易于满足，便于小型化生产实现和使用。

Description

一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器及方法
技术领域
本发明涉及空间光通信技术和量子信息技术领域，尤其包括一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器及其工作方法。
背景技术
原子共振滤光器(Atomic Resonance Filter,ARF)是利用原子与原子共振频率附近的光波的相互作用对特定频率的光信号进行选择的有超高Q值滤光器件，它具有超窄带宽(0.001nm)，各向同性，其中心波长对环境因素不敏感等特点。尤其适合低能量窄带宽辐射的检测。例如，弱激光信号在很强带宽背景辐射下的检测。原子共振滤波器的通频带由它的光学带宽决定的。假设大多数ARF的跃迁带宽大致与多普勒展宽相等，这样具有小多普勒展宽的ARF相应的减少了连续背景辐射。
然而，在某些应用中可能要求增加线宽值以超过多普勒展宽的，这种情况对应于信息量速率大于1GHz和应用于快速运动的激光发射机。超过多普勒展宽的滤波器带宽，可以通过放入蒸气室的惰性缓冲气体来获得。原子蒸汽和缓冲气体之间的碰撞干扰了发射辐射时的位相，从而展宽了光谱带宽和碰撞带宽。它是水下光通信，自由空间光通信，遥感，激光雷达等各种应用技术中的核心器件，为有效抑制来源于太阳辐射，地面反射，大气散射等等引起的背景光噪声，保证接收端有较高的信噪比，又能高效率的传输信号光，要求原子滤光器有以下性能：超窄带，高透射率，系统要有较快的时间响应度，以满足实时光通信的需要。420nm又恰好处在海水最佳透射波段，所以采用这种滤波器进行海底探潜和通讯是非常有利的。
传统的滤光器件是干涉滤光片，其通带带宽一般是几个纳米的量级，且对光信号的入射角度有很高的要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器及其工作方法。
这种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器，包括：780nm波长的半导体激光器A、420nm波长的半导体激光器B、420nm波长的平面反射镜A、半波片、780nm高透420nm高反镜A、参考系统、实验系统和探测系统；
所述参考系统包括420nm的平面反射镜B、420nm的平面反射镜C、420nm半透半反镜、780nm半透半反镜和铷泡B；所述420nm半透半反镜和780nm半透半反镜放置于铷泡B两侧且正对铷泡B，铷泡B中无缓冲气体；
所述实验系统包括Glan-Tylar棱镜A、Glan-Tylar棱镜B、铷泡A和780nm高反420nm高透镜；铷泡A充有缓冲气体；所述Glan-Tylar棱镜A和Glan-Tylar棱镜B放置于铷泡A两侧且正对铷泡A，Glan-Tylar棱镜A和Glan-Tylar棱镜B偏振方向相互正交；780nm高反420nm高透镜位于Glan-Tylar棱镜B之后的光路中；所述铷泡A外壁表面放置磁场屏蔽盒，磁场屏蔽盒中磁条的磁场方向平行于光传播方向；铷泡A外壁依次包有聚酰亚胺加热片、NTC热敏电阻、铝箔和高温胶带；铷泡A外壁设有温度控制电路；
铷泡可与激光产生充分的旋光作用；
所述探测系统包括光电探测器A、光电探测器B、光电探测器C和780nm高透420nm高反镜B；所述780nm高透420nm高反镜B位于光电探测器A和光电探测器B之前的共同光路上，且位于780nm高反420nm高透镜之后的光路上。
作为优选，所述参考系统为铷原子的饱和吸收光路。
作为优选，所述铷泡A和铷泡B规格相同；铷泡A中充有的缓冲气体为氙气。
作为优选，所述420nm波长的半导体激光器B波长工作于铷原子对应的52S1/2→62P3/2；所述780nm波长的半导体激光器A波长工作于铷原子对应的52S1/2→52P3/2。
这种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器的工作方法，包括如下步骤：
步骤1、组建Rb原子滤光器的光路：
确保420nm波长的半导体激光器B输出的420nm信号光经过420nm波长的平面反射镜A、半波片后和780nm波长的半导体激光器A输出的780nm信号光一起通过780nm高透420nm高反镜A后两束光重合；重合的光束分为两路，一路进入实验系统，另一路进入参考系统，确保进入参考系统中的420nm信号光分光出的探测光和泵浦光高度重合；进入实验系统的光束经过Glan-Tylar棱镜A、Glan-Tylar棱镜B和铷泡A，最后分别被光电探测器A和光电探测器B接收；进入参考系统的光束是由Glan-Tylar棱镜A分光出的420nm光束，该光束经过420nm的平面反射镜B、420nm的平面反射镜C、420nm半透半反镜、铷泡B及780nm半透半反镜，最后被光电探测器C接收并在示波器上显示420nm的铷原子饱和吸收谱线，作频率的标定；
步骤2、移开铷泡A，固定其中一个Glan-Tylar棱镜的偏振方向，调节另一个的方向，直到420nm激光经过两个Glan-Tylar棱镜后的出光量最大，记录下最大的出光量对应的示波器上显示的电压值；将铷泡A放回原位，再次调整两个Glan-Tylar棱镜，直到420nm激光的出射量最小，对应Glan-Tylar棱镜A和Glan-Tylar棱镜B相互正交；
步骤3、启动铷泡A外壁上的温度控制电路，通过改变铷泡A外壁表面磁场屏蔽盒里永磁体数量来控制磁场强度；780nm激光作为泵浦光对420nm Rb原子滤光器的透射峰进行抽运，以此实现最优的滤光效果；在780nm波长的半导体激光器A的出光口处放置衰减片，通过转动衰减片得到不同泵浦光功率的780nm激光；测试不同温度、磁场强度和泵浦光功率的组合对420nm激光透射率的影响；
步骤4、将实验系统中充有缓冲气体的铷泡A替换为同样规格的不冲有缓冲气体的铷泡，在与步骤3相同的磁场强度、温度和泵浦光功率条件下，测试铷泡内有无缓冲气体对420nm激光透射率的影响；
步骤5、在上述步骤3、步骤4中，依次将780nm泵浦光稳频于87Rb 52S1/2F＝2→5P3/2、85Rb52S1/2F＝3→5P3/2、85Rb 52S1/2F＝2→5P3/2和87Rb 52S1/2F＝1→5P3/2，测试不同泵浦光波长对420nm激光透射率的影响。
作为优选，步骤1所述实验系统由带温度控制电路的铷泡A和放置于铷泡A两侧且相互正交的Glan-Tylar棱镜A和Glan-Tylar棱镜B组成；所述温度控制电路用于控制铷泡A的温度，温度控制电路利用聚酰亚胺加热片对铷泡A的铷泡壁表面加热；铷泡A外壁的NTC热敏电阻进行实时温度检测，将阻值反馈转化为温度信号至温控仪，将温度信号与温控仪的设定值进行比较；当温度信号低于设定值时，温控仪输出信号启动降压电源模块，降压电源模块输出一个电压驱动聚酰亚胺加热片内的铜丝加热铷泡A；所述温控仪提供PID反馈调节功能；所述聚酰亚胺加热片的加热速度通过调整降压电源模块的输出电压来控制，降压电源模块的输出电压范围为0～35V。
作为优选，步骤3所述磁场屏蔽盒用于对铷泡A的地球磁场进行隔离。
作为优选，步骤3所述磁场屏蔽盒中单个永磁体的磁场强度为10Gs，铷泡A周围的磁场强度最大达到80Gs；所述温度控制电路的显示温度范围在室温至120℃，精度维持在2℃。
本发明的有益效果是：本发明主要就该新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器透射率的影响因素(温度、磁场、有无Xenon以及不同泵浦光波长)，根据实验测试，现有的实验条件下，随着温度升高，该原子滤光器透射率也提高，磁场增大时，透射率增大，通带也随之变宽，有5Torr的Xenon也比同样规格的无Xenon的自然铷泡的透射率高，经过该实验条件(即120℃，80Gs，充有Xenon的自然铷泡)下改良得到的滤光器结构简单，温度、磁场以及充入Xenon也易于满足，便于小型化生产实现和使用。
附图说明
图1为新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器示意图；
图2为本发明实施例的铷原子相关能级结构示意图；
图3为铷原子蒸气室的控温系统框图；
图4为本发明实施例的新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器的流程图；
图5为420nm/Rb跃迁的饱和吸收光谱图；
图6为由780nm泵浦光辅助的新型420nm铷原子滤光器的透射谱线图。
附图标记说明：780nm波长的半导体激光器A1、420nm波长的平面反射镜A2、半波片3、420nm波长的半导体激光器B4、780nm高透420nm高反镜A5、420nm的平面反射镜B6、420nm的平面反射镜C7、420nm半透半反镜8、780nm半透半反镜9、铷泡B10、Glan-Tylar棱镜A11、Glan-Tylar棱镜B12、铷泡A13、780nm高反420nm高透镜14、光电探测器A15、光电探测器B16、光电探测器C17、780nm高透420nm高反镜B18。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
法拉第反常色散原子滤光器(简称原子滤光器，FADOF)具有高透过率，窄带宽，高带外噪声抑制比等优点，对潜通信，水下光通信，自由空间光通信，深空光通信，遥感，激光雷达，气象等各种应用领域中尤其具有重要应用。
原子滤光器的透过率主要由参与共振作用的单位体积内的原子数目，而温度、磁场、泵浦光强度和波长、铷泡内缓冲气体都可以影响到作用的原子数目，以此综合作用来实现光泵辅助的透射增强的原子滤光器。
图1为新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器示意图，新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器，包括：780nm波长的半导体激光器A1、420nm波长的半导体激光器B4、420nm波长的平面反射镜A2、半波片3、780nm高透420nm高反镜A5、参考系统、实验系统和探测系统；
所述参考系统包括420nm的平面反射镜B6、420nm的平面反射镜C7、420nm半透半反镜8、780nm半透半反镜9和铷泡B10；所述420nm半透半反镜8和780nm半透半反镜9放置于铷泡B10两侧且正对铷泡B10，铷泡B10中无缓冲气体；
所述实验系统包括Glan-Tylar棱镜A11、Glan-Tylar棱镜B12、铷泡A13和780nm高反420nm高透镜14；铷泡A13充有缓冲气体；所述Glan-Tylar棱镜A11和Glan-Tylar棱镜B12放置于铷泡A13两侧且正对铷泡A13，Glan-Tylar棱镜A11和Glan-Tylar棱镜B12偏振方向相互正交；780nm高反420nm高透镜14位于Glan-Tylar棱镜B12之后的光路中；所述铷泡A13外壁表面放置磁场屏蔽盒，磁场屏蔽盒中磁条的磁场方向平行于光传播方向；铷泡A13外壁依次包有聚酰亚胺加热片、NTC热敏电阻、铝箔和高温胶带；铷泡A13外壁设有温度控制电路；
铷泡可与激光产生充分的旋光作用；
所述探测系统包括光电探测器A15、光电探测器B16、光电探测器C17和780nm高透420nm高反镜B18；所述780nm高透420nm高反镜B18位于光电探测器A15和光电探测器B16之前的共同光路上，且位于780nm高反420nm高透镜14之后的光路上。
所述参考系统为铷原子的饱和吸收光路。
所述铷泡A13和铷泡B10规格相同；铷泡A13中充有的缓冲气体为氙气，充入氙气的量为5Torr。
所述420nm波长的半导体激光器B4波长工作于铷原子对应的52S1/2→62P3/2；所述780nm波长的半导体激光器A1波长工作于铷原子对应的52S1/2→52P3/2。
图2是用于该原子滤波器的铷原子能级图。铷原子吸收420nm信号光从能级87Rb(52S1/2)跃迁到87Rb(62P3/2)能级和85Rb(52S1/2)跃迁到85Rb(62P3/2)能级，从而在能级87Rb(62P3/2)和85Rb(62P3/2)上产生粒子数布局，经过与缓冲气体Xenon的碰撞，在能级87Rb(62P3/2)和85Rb(62P3/2)与能级87Rb(52P3/2)和85Rb(52P3/2)之间发生无辐射跃迁，从而使粒子数由87Rb(62P3/2)和85Rb(62P3/2)能级转移到能级87Rb(52P3/2)和85Rb(52P3/2)，最后能级87Rb(52P3/2)和85Rb(52P3/2)能级辐射720nm荧光到基态。我们对比充入缓冲气体的铷泡和没有缓冲气体的铷泡。缓冲气体有助于增宽吸收谱线,实现碱金属介质和泵浦光之间线宽匹配,提高吸收效率，探究缓冲气体对实验结果的影响。
图3是控温系统框图，用于测试铷泡的温度和加热铷泡，以此保证铷泡中铷原子没有凝结在泡的两端和侧壁上阻止光通过，减少铷原子与容器壁发生碰撞。利用加热片对铷泡壁表面加热，其表面热敏电阻可实现实时温度检测，将阻值反馈转化为温度信号至温控仪(温控仪提供PID反馈调节功能)，与温控仪的设定值进行比较(我们使用的温控仪温度最高可显示为120℃)，当输出温度低于设定值，则温控仪输出信号启动降压电源模块，该模块输出一个电压来驱动加热片内的铜丝实现加热铷泡，加热速度可通过调整降压电源模块的输出电压来控制，可调范围为0-35V；
图4是应用于上述新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器的流程图，包括如下步骤：
1)：搭建Rb 420nm和780nm的饱和吸收光路，以此测试饱和吸收谱；利用420nm Rb原子的饱和吸收光路(也就是图中的参考系统)得到铷原子的4个吸收峰，在示波器上从左往右依次为87Rb F＝2，85Rb F＝3，85Rb F＝2，87Rb F＝1。
2)：搭建铷原子法拉第原子滤光器的光路，测试420nm不同波长的透射情况；
3)：搭建光泵辅助的透射增强的铷原子法拉第原子滤光器光路，以此测试温度、磁场、泵浦光强度和波长、铷泡内缓冲气体对透射情况的影响。利用实验系统中780nm泵浦420nm的铷原子滤光器，先用黑色纸片挡住420nm光束，令780nm光束单独通过实验系统从而得到780的透射谱线，依次将780nm泵浦光稳频于87Rb 52S1/2F＝2→52P3/2，85Rb 52S1/2F＝3→52P3/2，85Rb52S1/2F＝2→52P3/2，87Rb 52S1/2F＝1→52P3/2。每次将780nm激光稳频到对应的波长后，都得进行如下操作：移开黑色纸片，调420nm和780nm光束至重合，自由组合铷泡的温度，磁场和780nm泵浦光强度大小，以此得到780nm泵浦下的420nm信号透射谱的最佳效果，从而得到这种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器。
磁场是由尺寸为长50mm，宽10mm，高5mm的方形条状的永磁体组成，该永磁体在铷泡区域的磁场大小为10Gs，实验中可使用一个塑料的磁块容器，最多可以放置8个磁块，也就是磁场最大为80Gs。
铷泡A13内除了充有铷原子(85Rb和87Rb)，还充有5torr氙气。而铷泡B10内只充有铷原子，对比实验可以研究铷泡中缓冲气体对滤光效果的影响。
经过实施本发明技术方案，420nm/Rb跃迁的饱和吸收光谱图如图5所示，由780nm泵浦光辅助的新型420nm铷原子滤光器的透射谱线如图6所示，该实验条件下得到的最高透射率可达14.7％。根据图6显示的铷的4个峰的透射率随温度120℃，110℃，100℃的变化趋势(磁场始终为80Gs，属于弱磁场)，可以得出该铷原子法拉第滤光系统的温度与透射率变化曲线呈正相关关系，在本实验条件下的最佳透射系统应选择120℃，80Gs，缓冲气体氙气的铷泡进行实验。

Claims (4)

1.一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器的工作方法，其特征在于，新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器，包括：780nm波长的半导体激光器A(1)、420nm波长的半导体激光器B(4)、420nm波长的平面反射镜A(2)、半波片(3)、780nm高透420nm高反镜A(5)、参考系统、实验系统和探测系统；所述参考系统包括420nm的平面反射镜B(6)、420nm的平面反射镜C(7)、420nm半透半反镜(8)、780nm半透半反镜(9)和铷泡B(10)，所述参考系统为铷原子的饱和吸收光路；所述420nm半透半反镜(8)和780nm半透半反镜(9)放置于铷泡B(10)两侧且正对铷泡B(10)，铷泡B(10)中无缓冲气体；所述实验系统包括Glan-Tylar棱镜A(11)、Glan-Tylar棱镜B(12)、铷泡A(13)和780nm高反420nm高透镜(14)；铷泡A(13)充有缓冲气体；所述Glan-Tylar棱镜A(11)和Glan-Tylar棱镜B(12)放置于铷泡A(13)两侧且正对铷泡A(13)，Glan-Tylar棱镜A(11)和Glan-Tylar棱镜B(12)偏振方向相互正交；780nm高反420nm高透镜(14)位于Glan-Tylar棱镜B(12)之后的光路中；所述铷泡A(13)外壁表面放置磁场屏蔽盒，磁场屏蔽盒中磁条的磁场方向平行于光传播方向；铷泡A(13)外壁依次包有聚酰亚胺加热片、NTC热敏电阻、铝箔和高温胶带；铷泡A(13)外壁设有温度控制电路；所述探测系统包括光电探测器A(15)、光电探测器B(16)、光电探测器C(17)和780nm高透420nm高反镜B(18)；所述780nm高透420nm高反镜B(18)位于光电探测器A(15)和光电探测器B(16)之前的共同光路上，且位于780nm高反420nm高透镜(14)之后的光路上；铷泡A(13)和铷泡B(10)规格相同；铷泡A(13)中充有的缓冲气体为氙气；所述420nm波长的半导体激光器B(4)波长工作于铷原子对应的52S1/2→62P3/2；所述780nm波长的半导体激光器A(1)波长工作于铷原子对应的52S1/2→52P3/2；新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器的工作方法包括如下步骤：
步骤1、组建Rb原子滤光器的光路：
确保420nm波长的半导体激光器B(4)输出的420nm信号光经过420nm波长的平面反射镜A(2)、半波片(3)后和780nm波长的半导体激光器A(1)输出的780nm信号光一起通过780nm高透420nm高反镜A(5)后两束光重合；重合的光束分为两路，一路进入实验系统，另一路进入参考系统，确保进入参考系统中的420nm信号光分光出的探测光和泵浦光高度重合；进入实验系统的光束经过Glan-Tylar棱镜A(11)、Glan-Tylar棱镜B(12)和铷泡A(13)，最后分别被光电探测器A(15)和光电探测器B(16)接收；进入参考系统的光束是由Glan-Tylar棱镜A(11)分光出的420nm光束，该光束经过420nm的平面反射镜B(6)、420nm的平面反射镜C(7)、420nm半透半反镜(8)、铷泡B(10)及780nm半透半反镜(9)，最后被光电探测器C(17)接收并在示波器上显示420nm的铷原子饱和吸收谱线，作频率的标定；
步骤2、移开铷泡A(13)，固定其中一个Glan-Tylar棱镜的偏振方向，调节另一个的方向，直到420nm激光经过两个Glan-Tylar棱镜后的出光量最大，记录下最大的出光量对应的示波器上显示的电压值；将铷泡A(13)放回原位，再次调整两个Glan-Tylar棱镜，直到420nm激光的出射量最小，对应Glan-Tylar棱镜A(11)和Glan-Tylar棱镜B(12)相互正交；
步骤3、启动铷泡A(13)外壁上的温度控制电路，通过改变铷泡A(13)外壁表面磁场屏蔽盒里永磁体数量来控制磁场强度；在780nm波长的半导体激光器A(1)的出光口处放置衰减片，通过转动衰减片得到不同泵浦光功率的780nm激光；测试不同温度、磁场强度和泵浦光功率的组合对420nm激光透射率的影响；
步骤4、将实验系统中充有缓冲气体的铷泡A(13)替换为同样规格的不充 有缓冲气体的铷泡，在与步骤3相同的磁场强度、温度和泵浦光功率条件下，测试铷泡内有无缓冲气体对420nm激光透射率的影响；
步骤5、在上述步骤3、步骤4中，依次将不同泵浦光功率的780nm激光稳频于87Rb 52S1/2F＝2→5P3/2、85Rb 52S1/2F＝3→5P3/2、85Rb 52S1/2F＝2→5P3/2和87Rb 52S1/2F＝1→5P3/2，测试不同泵浦光波长对420nm激光透射率的影响。
2.根据权利要求1所述新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器的工作方法，其特征在于：步骤1所述实验系统由带温度控制电路的铷泡A(13)和放置于铷泡A(13)两侧且相互正交的Glan-Tylar棱镜A(11)和Glan-Tylar棱镜B(12)组成；
所述温度控制电路用于控制铷泡A(13)的温度，温度控制电路利用聚酰亚胺加热片对铷泡A(13)的铷泡壁表面加热；铷泡A(13)外壁的NTC热敏电阻进行实时温度检测，将阻值反馈转化为温度信号至温控仪，将温度信号与温控仪的设定值进行比较；当温度信号低于设定值时，温控仪输出信号启动降压电源模块，降压电源模块输出一个电压驱动聚酰亚胺加热片内的铜丝加热铷泡A(13)；所述温控仪提供PID反馈调节功能；所述聚酰亚胺加热片的加热速度通过调整降压电源模块的输出电压来控制，降压电源模块的输出电压范围为0～35V。
3.根据权利要求1所述新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器的工作方法，其特征在于：步骤3所述磁场屏蔽盒用于对铷泡A(13)的地球磁场进行隔离。
4.根据权利要求1所述新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器的工作方法，其特征在于：步骤3所述磁场屏蔽盒中单个永磁体的磁场强度为10Gs，铷泡A(13)周围的磁场强度最大达到80Gs；所述温度控制电路的显示温度范围在室温至120℃，精度维持在2℃。
CN202010249054.7A 2020-04-01 2020-04-01 一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器及方法 Expired - Fee Related CN111404030B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010249054.7A CN111404030B (zh) 2020-04-01 2020-04-01 一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010249054.7A CN111404030B (zh) 2020-04-01 2020-04-01 一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111404030A CN111404030A (zh) 2020-07-10
CN111404030B true CN111404030B (zh) 2021-02-19

Family

ID=71436769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010249054.7A Expired - Fee Related CN111404030B (zh) 2020-04-01 2020-04-01 一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111404030B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112018590B (zh) * 2020-09-07 2021-11-02 北京大学 多波长非原子共振法拉第半导体激光器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050078729A1 (en) * 2003-10-09 2005-04-14 Zhong-Quan Zhao Excited state atomic line filters
CN103996966A (zh) * 2014-05-26 2014-08-20 浙江大学城市学院 基于铷原子滤光器的全光开关及其方法
CN104953460A (zh) * 2015-06-05 2015-09-30 北京大学 一种双光子原子滤光器及其过滤光信号的方法
CN108539569A (zh) * 2018-03-27 2018-09-14 兰州空间技术物理研究所 一种超窄带原子滤光器及其实现滤光的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050078729A1 (en) * 2003-10-09 2005-04-14 Zhong-Quan Zhao Excited state atomic line filters
CN103996966A (zh) * 2014-05-26 2014-08-20 浙江大学城市学院 基于铷原子滤光器的全光开关及其方法
CN104953460A (zh) * 2015-06-05 2015-09-30 北京大学 一种双光子原子滤光器及其过滤光信号的方法
CN108539569A (zh) * 2018-03-27 2018-09-14 兰州空间技术物理研究所 一种超窄带原子滤光器及其实现滤光的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Isotope 87Rb Faraday anomalous dispersion optical filter at 420 nm;Li Ling 等;《OPTICS LETTERS》;20140601;第39卷(第11期);3324-3327页 *
Isotope 87Rb Faraday filter with a single transmission peak resonant with atomic transition at 780 nm;ZHIMING TAO 等;《Optics Express》;20190429;第27卷(第9期);13142-13149页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111404030A (zh) 2020-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Generation of high power tunable multicycle teraherz pulses
CN108984153B (zh) 一种设备无关量子随机数产生器系统及方法
CN107015473B (zh) 一种基于调制转移谱稳频的碱金属小光钟及其控制方法
CN106444097A (zh) 基于Rb原子420nm跃迁的超窄线宽原子滤光器
CN103825184B (zh) 一种通信波段的超窄带激发态法拉第反常色散原子滤光器
CN106546555B (zh) 空气等离子体产生太赫兹波的频谱调制方法及光路系统
CN103701030A (zh) 一种用于激光稳频的单峰87Rb同位素原子滤光器及其滤光方法
CN108539569A (zh) 一种超窄带原子滤光器及其实现滤光的方法
CN106524897A (zh) 一种激光干涉仪用的稳频装置和方法
CN111404030B (zh) 一种新型的法拉第反常色散Rb原子滤光器及方法
JP2022519693A (ja) 損失媒体を通した超短パルスレーザー通信のための方法及び装置
Ren et al. 4 Gbit/s underwater optical transmission using OAM multiplexing and directly modulated green laser
Morgan et al. Attenuation of beams with orbital angular momentum for underwater communication systems
CN112688147A (zh) 预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置和应用
CN211426973U (zh) 87RB-795nm-FADOF原子滤光器装置
CN102255233B (zh) 用于紫外精密光谱连续产生的调控方法
CN101566776B (zh) 一种基于自混合效应调谐激光器输出波长的方法
CN102147538A (zh) 基于量子相干诱导旋光效应的原子滤波方法及装置
Turner et al. Far‐Infrared Laser Interferometry for Electron Density Measurements
CN103811993A (zh) 通信用光信号调谐方法
Bi et al. Ultra-narrow linewidth optical filter based on Faraday effect at isotope 87Rb 420 nm transitions
CN111585154B (zh) 表征相干合成系统中窄线宽光纤激光光谱相干特性的评价系统及方法
CN204374552U (zh) 紫外原子滤光器
CN113418626A (zh) 法布里珀罗腔的零膨胀温度点的测量装置和测量方法
CN100527548C (zh) 用分离场技术实现激光输出的方法及分离场激光器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210219