JP6700472B2 - 光ファイバ原子光学フィルタリング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自由空間量子情報処理、レーザー通信、レーザーレーダー及び光信号の遠隔測定などの分野に関し、具体的には自由空間における微小信号光の抽出及び測定に適用される、超狭帯域の光ファイバ原子光学フィルタリング装置に関するものであり、磁場中の原子と光信号との相互作用、及び光ファイバ偏光選択技術によって背景光(日光、照明など)ノイズをフィルタリングする。
通常、自由空間量子情報処理(非特許文献1)、レーザー通信、Na/K蛍光ライダー(非特許文献2)などのシステムにおいては、信号光との相互作用の媒介として原子が用いられており、強い背景光ノイズ(日光、照明など)をフィルタリングすることで微小光信号を高域通過で伝送し、且つ効果的に観測できるようにしている。通常、従来のファラデー異常分散光学フィルタ(Faraday anomalous dispersion optical filtering)(非特許文献3)は、原子蒸気の気泡と、その両側に設置された偏光方向に相互垂直なグラントムソンプリズムを用いて構成され、原子の線スペクトル特性により構成された超狭帯域バンドパスフィルタが利用されており、そのフィルタは干渉フィルタ(〜nmレベルのハンド幅)やファブリペローキャビティなどよりもさらに狭い線幅(〜GHz又はさらに狭いレベル)を有し、且つフィルタリングの周波数が一定の範囲内で連続波長可変であるなどの特徴を有する。量子通信の例では、通常、ファラデー異常分散光学フィルタの伝送特性及び帯域外減衰量がその忠実度に作用し(特許文献1)、ほとんどの環境下で正常に動作することができる。しかし、望遠鏡が直射日光を受けるなどの特殊な条件下ではバックグラウンド光子が抑制されず、有効な量子通信に影響を及ぼす高い符号誤り率が発生してしまう(非特許文献4)。
そこで、例えばラマン光増幅(非特許文献5、非特許文献6、特許文献2(中国特許登録番号:ZL200810046862.2))、量子コヒーレンス誘起旋光(非特許文献7、特許文献3(中国特許登録番号:ZL201110071387.6)、特許文献4(中国特許登録番号:ZL200910273490.1))など、原子フィルタリングに関する幾つかの新たな方法やデバイスが開発・開示されたが、それらは〜MHzレベルのバンドパスフィルタを実現しており、背景光ノイズをより効果的に抑制し、信号光又は光子信号を増幅させることが可能である。しかし、科学技術の日進月歩に伴い、原子の超狭線幅に基づく新規の実用的なフィルタリング方法及び装置のさらなる開発が依然として求められている。
米国特許第8031873号明細書 中国特許第101241241号明細書 中国特許第102147538号明細書 中国特許第101794033号明細書
「Nature」,509(2014),66 「Scientific Reports」,4(2014),1 「Opt.Commun.」,156(1998),289 「Applied Physics Letter」,89 19(2006),191121 「Optics Express」,23 14(2015),17988 「Opt.Lett.」,33(16),1842−1844(2008) 「Chin.Opt.Lett.」,9(2011),021405
本発明は、自由空間における微小信号光の抽出及び測定への応用に対し、従来の原子の超狭線幅に基づくファラデー異常分散光学フィルタでは極端な条件下で背景光を完全に除去することができないなどの問題を解決し、またフィルタリング装置の接続をより簡便化・統合化するため、背景光ノイズに対する減衰量が良好な光ファイバ原子光学フィルタリング装置を提供するが、それには新規のファイバ偏光子(Polarizing fiber)の高い消光比特性を利用しており、それは一つの偏光状態の光だけを透過させ、その他の偏光状態の光は高い消光比作用下で迅速に消失させるというものであり、またさらに適度な強度の磁場及び恒温条件のキャピラリ原子セルの応用を加えることで、偏光信号を低減衰で通過させ、且つ背景光ノイズを除去するフィルタリングを実現することができる。
上記目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。
光ファイバ原子光学フィルタリング装置であって、それは光ファイバカップリング焦点コリメータを含み、また曰字形状純鉄フレームを含み、曰字形状純鉄フレームは密閉された純鉄外フレーム及び純鉄外フレームの中間に設置された有孔純鉄仕切板を含み、有孔純鉄仕切板には貫通孔が設けられており、有孔純鉄仕切板は曰字形状純鉄フレームを上部空洞と下部空洞とに仕切り、有孔純鉄仕切板は純鉄外フレーム内に設けられた保温ボックスを上部保温ボックスと下部保温ボックスとに仕切り、上部保温ボックスは上部空洞内に設けられ、下部保温ボックスは下部空洞内に設けられ、上部保温ボックスと下部保温ボックスとは有孔純鉄仕切板の貫通孔で連通しており、上部保温ボックス内には第1キャピラリ原子セルが設けられ、下部保温ボックス内には第2キャピラリ原子セルが設けられ、第1キャピラリ原子セルの外部には第1外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、第2キャピラリ原子セルの外部には第2外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、第1外装加熱用ツイストペアワイヤと第2外装加熱用ツイストペアワイヤは直列接続されて外装加熱用ツイストペアワイヤを構成し、外装加熱用ツイストペアワイヤはケーブルを通じてサーモスタットと接続され、サーモスタットは保温ボックス内に設けられた温度センサと接続され、上部空洞内の第1キャピラリ原子セルの両端位置にはそれぞれ第1永久磁石リング及び第2永久磁石リングが設けられており、下部空洞内の第2キャピラリ原子セルの両端位置にはそれぞれ第3永久磁石リング及び第4永久磁石リングが設けられている。
第1ファイバ偏光子の一端は光ファイバカップリング焦点コリメータと接続され、別の一端は曰字形状純鉄フレーム、第1永久磁石リング内孔、上部保温ボックスの順に通されて第1キャピラリ原子セルの一端と接続され、第2ファイバ偏光子の一端は曰字形状純鉄フレーム、第2永久磁石リング内孔、上部保温ボックスの順に通されて第1キャピラリ原子セルの別の一端と接続され、第2ファイバ偏光子の別の一端は曰字形状純鉄フレーム、第3永久磁石リング内孔、下部保温ボックスの順に通されて第2キャピラリ原子セルの一端と接続され、第3ファイバ偏光子の一端は曰字形状純鉄フレーム、第4永久磁石リング内孔、下部保温ボックスの順に通されて第2キャピラリ原子セルの別の一端と接続され、第3ファイバ偏光子の別の一端は光電検出器と接続される。
上記の第1キャピラリ原子セル及び第2キャピラリ原子セル中の原子には水銀、カルシウム、ストロンチウム、カリウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウムが含まれる。
その作動プロセスは以下の通りである。
2組の永久磁石リングを曰字形状純鉄フレームと組み合わせて使用することで、磁場強度、磁場均一領域が完全に同一の2つの動作磁場が生じ、2つのキャピラリ原子セルにそれぞれ供される。サーモスタットを外装加熱用ツイストペアワイヤ、温度センサ、保温ボックスと連結させて使用することで、2つのキャピラリ原子セルに所定の動作温度を提供する。光ファイバカップリング焦点コリメータが微小信号光と背景光ノイズを受信すると、第1ファイバ偏光子、第1キャピラリ原子セル、第2ファイバ偏光子、第2キャピラリ原子セル、第3ファイバ偏光子の順に通って伝送される。この伝送過程中、ファイバ偏光子の偏光選択作用及びキャピラリ原子セル中の磁気光学効果によって背景光ノイズが完全に抑制され、光電検出器が微小信号光を低損失で受信する。以上により、本発明の装置は減衰量の良好な光ファイバ原子フィルタリングを実現している。
本発明を従来技術と比較すると、ファイバ偏光子の偏光選択性及びキャピラリ原子セルの磁気光学効果を利用することで減衰量の良好なフィルタリングが行われるので、キャピラリ原子セルは高い動作温度や強い磁場環境を必要とせずに微小信号光を大きな角度で旋光させる。そのため、より良好に統合化(自己統合又は他の装置との組み合わせ統合)・小型化することができ、多段階フィルタリング装置に拡張するにも都合が良い。また自由空間量子情報処理、レーザー通信、レーザーレーダー及び光信号の遠隔測定などの分野において実用性があり、重要な利用価値を秘めている。
本発明の光学フィルタリング装置の原理図である。 実施概念図である。
以下、本発明について図1(原理図)及び図2(実施概念図)に基づきさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されない。
(実施例1)
アルカリ金属のルビジウム原子を例にすると、信号光はルビジウム原子D2線に整合する波長780nmのレーザーである。
図1が示す通り、光ファイバ原子光学フィルタリング装置は、光ファイバカップリング焦点コリメータ1、第1ファイバ偏光子2、第1永久磁石リング3、曰字形状純鉄フレーム4、保温ボックス5、第1キャピラリ原子セル6、外装加熱用ツイストペアワイヤ7、第2永久磁石リング8、第2ファイバ偏光子9、サーモスタット10、ケーブル11、第3永久磁石リング12、温度センサ13、第2キャピラリ原子セル14、第4永久磁石リング15、第3ファイバ偏光子16、光電検出器17を含む。
曰字形状純鉄フレーム4は密閉された純鉄外フレーム及び純鉄外フレームの中間に設置された有孔純鉄仕切板を含み、有孔純鉄仕切板には均等に分布する2列の貫通孔が設計されている。有孔純鉄仕切板は曰字形状純鉄フレーム4を上部空洞と下部空洞とに仕切る。有孔純鉄仕切板は純鉄外フレーム内に設けられた保温ボックス5を上部保温ボックスと下部保温ボックスとに仕切り、上部保温ボックスは上部空洞内に設けられ、下部保温ボックスは下部空洞内に設けられ、上部保温ボックスと下部保温ボックスとは有孔純鉄仕切板の貫通孔で連通している。上部保温ボックス内には第1キャピラリ原子セル6が設けられ、下部保温ボックス内には第2キャピラリ原子セル14が設けられる。第1キャピラリ原子セル6の外部には第1外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、第2キャピラリ原子セル14の外部には第2外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、第1外装加熱用ツイストペアワイヤと第2外装加熱用ツイストペアワイヤは直列接続されて外装加熱用ツイストペアワイヤ7を構成する。外装加熱用ツイストペアワイヤ7はケーブル11を通じてサーモスタット10と接続され、サーモスタット10は保温ボックス5内に設けられた温度センサ13と接続される。曰字形状純鉄フレーム4の上部空洞内の第1キャピラリ原子セル6の両端位置にはそれぞれ第1永久磁石リング3及び第2永久磁石リング8が設けられており、曰字形状純鉄フレーム4の下部空洞内の第2キャピラリ原子セル14の両端位置にはそれぞれ第3永久磁石リング12及び第4永久磁石リング15が設けられている。
第1ファイバ偏光子2の一端は光ファイバカップリング焦点コリメータ1と接続され、別の一端は曰字形状純鉄フレーム4、第1永久磁石リング3内孔、上部保温ボックスの順に通されて第1キャピラリ原子セル6の一端と接続され、第2ファイバ偏光子9の一端は曰字形状純鉄フレーム4、第2永久磁石リング8内孔、上部保温ボックスの順に通されて第1キャピラリ原子セル6の別の一端と接続され、第2ファイバ偏光子9の別の一端は曰字形状純鉄フレーム4、第3永久磁石リング12内孔、下部保温ボックスの順に通されて第2キャピラリ原子セル14の一端と接続され、第3ファイバ偏光子16の一端は曰字形状純鉄フレーム4、第4永久磁石リング15内孔、下部保温ボックスの順に通されて第2キャピラリ原子セル14の別の一端と接続され、第3ファイバ偏光子16の別の一端は光電検出器17と接続される。サーモスタット10はケーブル11を通じて外装加熱用ツイストペアワイヤ7、温度センサ13それぞれと接続され、保温ボックス5内の動作温度を自動制御する。第1永久磁石リング3、第2永久磁石リング8は曰字形状純鉄フレーム4に組み合わされ、第1キャピラリ原子セル6に動作磁場を提供する。第3永久磁石リング12、第4永久磁石リング15は曰字形状純鉄フレーム4に組み合わされ、第2キャピラリ原子セル14に動作磁場を提供する。
有孔純鉄仕切板は純鉄外フレームの中間に位置し、曰字形状純鉄フレーム4の中間部分を構成しており、磁場を2つの領域に分割する。曰字形状純鉄フレーム4を第1永久磁石リング3、第2永久磁石リング8と連結させて使用することで1つの磁場領域を構成し、曰字形状純鉄フレーム4を第3永久磁石リング12、第4永久磁石リング15と連結させて使用することでもう1つの磁場領域を構成し、動作中の2つの磁場領域の磁場強度は同じであり、さらに、曰字形状純鉄フレーム4中間の有孔純鉄仕切板の表面に均一に分布させた貫通孔は磁場の発生に影響を与えない。
保温ボックス5は上部保温ボックス及び下部保温ボックスを含み、第1外装加熱用ツイストペアワイヤ及び第1キャピラリ原子セル6は上部保温ボックス内に設けられ、第2外装加熱用ツイストペアワイヤ及び第2キャピラリ原子セル14は下部保温ボックス内に設けられ、上部保温ボックスと下部保温ボックスとは有孔純鉄仕切板の貫通孔で連通しており、上部保温ボックス及び下部保温ボックスの温度が一致することを保証するため、第1外装加熱用ツイストペアワイヤ及び第2外装加熱用ツイストペアワイヤは等しい長さで上部保温ボックス及び下部保温ボックスにそれぞれ取り付けられ、さらに曰字形状純鉄フレーム4の中間にある有孔純鉄仕切板には2列に均等に分布させた合計10個の貫通孔が設計されている(貫通孔の直径は典型的には5mmとする)。
光ファイバカップリング焦点コリメータ1の増透膜の波長範囲は、第1キャピラリ原子セル6及び第2キャピラリ原子セル14内のアルカリ金属原子の動作波長と相関関係にあり、例えば第1キャピラリ原子セル6及び第2キャピラリ原子セル14内のアルカリ金属のルビジウムがD2のスペクトル線で動作している場合には、光ファイバカップリング焦点コリメータ1の増透膜の波長範囲は780nmをカバーする。
(実施例2)
特定の応用(通信など)においては、第1キャピラリ原子セル6及び第2キャピラリ原子セル14内に充填する原子の種類、数量を同一とし、例えばアルカリ金属のルビジウムとする。
第1永久磁石リング3及び第2永久磁石リング8は曰字形状純鉄フレーム4と組み合わせて使用し、第1キャピラリ原子セル6に提供する動作磁場を生み出す。
第3永久磁石リング12及び第4永久磁石リング15は曰字形状純鉄フレーム4と組み合わせて使用し、第2キャピラリ原子セル14に提供する動作磁場を生み出す。
特定の応用(通信など)においては、上記の生み出される動作磁場の磁場強度、磁場均一領域は完全に同一とし、例えば0.0150Tとし、動作磁場強度は第1キャピラリ原子セル6及び第2キャピラリ原子セル14の長さに依存する。
サーモスタット10を外装加熱用ツイストペアワイヤ7、温度センサ13、保温ボックス5と連結させて使用することで、第1キャピラリ原子セル6及び第2キャピラリ原子セル14に一定の動作温度を提供する。動作温度は使用する原子数密度に依存する。第1キャピラリ原子セル6及び第2キャピラリ原子セル14は同一の保温ボックス5内にあるため、受ける温度は完全に同一である。但し、原子によって異なる動作温度が要求される。
アルカリ金属のルビジウム原子D2線と整合する780nmの微小信号光L2が日光又は照明の背景光L1を伴って本発明の装置に入射した場合、780nmの波長範囲をカバーする増透膜をコーティングした光ファイバカップリング焦点コリメータ1が受信し、最初に、動作波長が780nmの第1ファイバ偏光子2、磁場が0.0150T及び365Kの定温条件で動作するアルカリ金属のルビジウムが充てんされた第1キャピラリ原子セル6、動作波長が780nmの第2ファイバ偏光子9の順に通って伝送され、第1キャピラリ原子セル6内のルビジウム原子蒸気と780nmの微小信号光L2との相互作用により、磁気光学効果で微小信号光L2の偏光面に1つの角度の旋光が生じ、ベアファイバ消光比が60dBの第1ファイバ偏光子2及び第2ファイバ偏光子9の偏光選択作用が加わり、背景光L1の大部分がフィルタリングされて、微小信号光L2の伝送が継続可能となる。
次に、微小信号光L2は、磁場及び低温条件で動作するアルカリ金属のルビジウムが充填された第2キャピラリ原子セル14、動作波長が780nmの第3ファイバ偏光子16の順に通過し、背景光L1が抑制される。
最後に動作波長が780nmの光電検出器17が低損失で伝送された微小信号光L2を受信する。このように、本発明の装置は減衰量の良好な光ファイバ原子フィルタリングを実現している。
そのうち:
背景光L1は、信号光の有効な観測及び測定に影響する光ノイズを表す。それは例えば日光、月光、星光、照明及びその他の照射光などである。
微小信号光L2は、情報を有するレーザー(通信)、蛍光(大気観測)又は光子(量子情報処理、通信)などである。本発明の1つの実施例として、典型的にはToptic DL−100 Proのレーザー装置を使用し、アルカリ金属のルビジウム原子D2線と整合する780nmのレーザーを照射する。
光ファイバカップリング焦点コリメータは、非磁性であり、球面が斜め8度の凸球面形状透過型であり、信号光波長に基づいて設計され、且つ780nmの波長範囲をカバーする増透膜がコーティングされている。入射光を収集し、且つ第1ファイバ偏光子内に誘導、コリメーション、伝送するのに用いる。
第1ファイバ偏光子は光ファイバポラライザとも呼ばれ、典型的にはIXBlueIXS−POL−780−125のファイバ偏光子を使用し、それはTiger型の設計構造であり、そのコイルの直径サイズによって消光比を調節可能であり、典型的にはベアファイバ消光比は60dBより大きい。また低損失及び良好な温度安定性を提供することができる。
第1永久磁石リングは特注し、材質はネオジム鉄ホウ素(NdFeB)とし、典型的には型番N35SHを使用し、動作温度は420K、典型的には外径30mm、内孔直径5mm、厚さ5mmとする。第1永久磁石リング及び第2永久磁石リングはセットであり、且つ曰字形状純鉄フレームと組み合わせて使用し、第1キャピラリ原子セルに動作磁場を提供する。
曰字形状純鉄フレームは自社製であり、材料はDT4Cの工業用純鉄であり、第1永久磁石リング及び第2永久磁石リング、第3永久磁石リング及び第4永久磁石リングのそれぞれと組み合わせて使用することで2つの磁場領域を発生させて、第1キャピラリ原子セル及び第2キャピラリ原子セルの動作に磁場環境を提供し、発生させる磁場強度範囲は第1キャピラリ原子セル及び第2キャピラリ原子セルの長さに依存し、0.0150〜0.2000Tである。
保温ボックスは自社製であり、第1キャピラリ原子セル及び第2キャピラリ原子セルを保温するのに用い、典型的には厚さ5〜20mmのポリイミド発泡板で製作し、長期動作温度は570Kまで到達可能である。さらに加工性が良い、軽量であるなどの特性を具備している。
第1キャピラリ原子セルは自社製であり、端面が相互に平行な2つの窓を光学接着技術で封止し、材質はパイレックス(登録商標)ガラスであり、キャピラリの内径範囲は0.5〜2.0mmである。フィルタリング装置の利用ニーズに基づき、原子サンプルが充填されており、入射する偏光信号光との相互作用でフィルタリングを行うのに用いる。
外装加熱用ツイストペアワイヤは自社製であり、電気加熱効率を提供するのに用い、動作電流範囲は0.5〜3Aである。温度調節器、温度センサと組み合わせて使用し、第1キャピラリ原子セル及び第2キャピラリ原子セルを加熱し、定温にする。
第2永久磁石リングは、材質、型番、サイズが第1永久磁石リングと完全に同一である。第2永久磁石リング及び第1永久磁石リングはセットであり、且つ曰字形状純鉄フレームと組み合わせて使用し、第1キャピラリ原子セル内の原子に動作磁場を提供する。
第2ファイバ偏光子は、材質、型番、コイル直径が第1ファイバ偏光子と同一であり、その作用は、伝送されて第1キャピラリ原子セルを通過した後の信号光を偏光選択し、残りの背景光をさらにフィルタリングするというものである。
サーモスタットは、外装加熱用ツイストペアワイヤに電力を提供し、また第1キャピラリ原子セル及び第2キャピラリ原子セルの温度を定温にするのに用いる。典型的にはOMRON E5CZのデジタル式温度調節器を使用し、動作温度範囲は375〜480Kとする。
ケーブルは、サーモスタットが外装加熱用ツイストペアワイヤに加熱電力を提供し制御するためのチャネル用、及び温度センサとの接続用である。
第3永久磁石リングは、材質、型番、サイズが第1永久磁石リング及び第2永久磁石リングと完全に同一である。第3永久磁石リング及び第4永久磁石リングはセットであり、且つ曰字形状純鉄フレームと組み合わせて使用し、第2キャピラリ原子セル内の原子に動作磁場を提供する。
温度センサは、典型的には白金抵抗PT100を使用し、温度調節器と組み合わせて保温ボックス内の温度をリアルタイムに測定する。
第2キャピラリ原子セルは、材質、サイズ及び充填する原子サンプルが第1キャピラリ原子セルと完全に同一であり、伝送されて第2ファイバ偏光子を通過する信号光とのさらなる相互作用によってフィルタリングするのに用いる。
第4永久磁石リングは、材質、型番、サイズが第1、第2、第3永久磁石リングと完全に同一である。第4永久磁石リング及び第3永久磁石リングはセットであり、且つ曰字形状純鉄フレームと組み合わせて使用し、第2キャピラリ原子セル内の原子に動作磁場を提供する。
第3ファイバ偏光子は、材質、型番、コイル直径が第1ファイバ偏光子及び第2ファイバ偏光子と同一であり、その作用は、伝送されて第2キャピラリ原子セルを通過した後の信号光を偏光選択し、残りの背景光ノイズをもう一度フィルタリングするというものである。
光電検出器は、第2キャピラリ原子セルから出射され、フィルタリングされた信号光を受信した後、光電変換を行って電気信号を出力する。微小光子信号については、典型的にはExcelitas SPCM−AQRHの単一光子計数モジュールを使用し、400〜1060nmの波長範囲の信号光子を検出することができる。
その他は実施例1と同様である。
本発明の明細書中で記述した具体的な実施例は、本発明の精神について例を挙げて説明したに過ぎない。本発明が属する技術分野の当業者であれば、本発明の精神を逸脱することなく、又は特許請求の範囲の定義を超越することなく、記述した具体的な実施例に対する様々な修正若しくは補足、又は類似の方法による代替が可能である。
(付記)
(付記1)
光ファイバ原子光学フィルタリング装置であって、それは光ファイバカップリング焦点コリメータ(1)を含み、またさらに曰字形状純鉄フレーム(4)を含み、前記曰字形状純鉄フレーム(4)は密閉された純鉄外フレーム及び前記純鉄外フレームの中間に設置された有孔純鉄仕切板を含み、前記有孔純鉄仕切板には貫通孔が設けられており、前記有孔純鉄仕切板は前記曰字形状純鉄フレーム(4)を上部空洞と下部空洞とに仕切り、前記有孔純鉄仕切板は前記純鉄外フレーム内に設けられた保温ボックス(5)を上部保温ボックスと下部保温ボックスとに仕切り、前記上部保温ボックスは上部空洞内に設けられ、前記下部保温ボックスは下部空洞内に設けられ、前記上部保温ボックスと前記下部保温ボックスとは前記有孔純鉄仕切板の貫通孔で連通しており、前記上部保温ボックス内には第1キャピラリ原子セル(6)が設けられ、前記下部保温ボックス内には第2キャピラリ原子セル(14)が設けられ、前記第1キャピラリ原子セル(6)の外部には第1外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、前記第2キャピラリ原子セル(14)の外部には第2外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、前記第1外装加熱用ツイストペアワイヤと前記第2外装加熱用ツイストペアワイヤは直列接続されて外装加熱用ツイストペアワイヤ(7)を構成し、前記外装加熱用ツイストペアワイヤ(7)はケーブル(11)を通じてサーモスタット(10)と接続され、前記サーモスタット(10)は前記保温ボックス(5)内に設けられた温度センサ(13)と接続され、前記上部空洞内の前記第1キャピラリ原子セル(6)の両端位置にはそれぞれ第1永久磁石リング(3)及び第2永久磁石リング(8)が設けられており、前記下部空洞内の前記第2キャピラリ原子セル(14)の両端位置にはそれぞれ第3永久磁石リング(12)及び第4永久磁石リング(15)が設けられており、
第1ファイバ偏光子(2)の一端は前記光ファイバカップリング焦点コリメータ(1)と接続され、別の一端は前記曰字形状純鉄フレーム(4)、前記第1永久磁石リング(3)内孔、前記上部保温ボックスの順に通されて前記第1キャピラリ原子セル(6)の一端と接続され、第2ファイバ偏光子(9)の一端は前記曰字形状純鉄フレーム(4)、前記第2永久磁石リング(8)内孔、前記上部保温ボックスの順に通されて前記第1キャピラリ原子セル(6)の別の一端と接続され、前記第2ファイバ偏光子(9)の別の一端は前記曰字形状純鉄フレーム(4)、前記第3永久磁石リング(12)内孔、前記下部保温ボックスの順に通されて前記第2キャピラリ原子セル(14)の一端と接続され、第3ファイバ偏光子(16)の一端は前記曰字形状純鉄フレーム(4)、前記第4永久磁石リング(15)内孔、前記下部保温ボックスの順に通されて前記第2キャピラリ原子セル(14)の別の一端と接続され、前記第3ファイバ偏光子(16)の別の一端は光電検出器(17)と接続されることを特徴とする、光ファイバ原子光学フィルタリング装置。
(付記2)
前記第1キャピラリ原子セル(6)及び前記第2キャピラリ原子セル(14)中の原子には水銀、カルシウム、ストロンチウム、カリウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウムが含まれることを特徴とする、付記1に記載の光ファイバ原子光学フィルタリング装置。
1 光ファイバカップリング焦点コリメータ
2 第1ファイバ偏光子
3 第1永久磁石リング
4 曰字形状純鉄フレーム
5 保温ボックス
6 第1キャピラリ原子セル
7 外装加熱用ツイストペアワイヤ
8 第2永久磁石リング
9 第2ファイバ偏光子
10 サーモスタット
11 ケーブル
12 第3永久磁石リング
13 温度センサ
14 第2キャピラリ原子セル
15 第4永久磁石リング
16 第3ファイバ偏光子
17 光電検出器
L1 背景光
L2 微小信号光

Claims (2)

  1. 光ファイバ原子光学フィルタリング装置であって、光ファイバカップリング焦点コリメータ(1)と、曰字形状純鉄フレーム(4)と、を含み、前記曰字形状純鉄フレーム(4)は口字形状の純鉄外フレーム及び前記純鉄外フレームの中間に設置された有孔純鉄仕切板を含み、前記有孔純鉄仕切板には貫通孔が設けられており、前記有孔純鉄仕切板は前記曰字形状純鉄フレーム(4)を上部空洞と下部空洞とに仕切り、前記有孔純鉄仕切板は前記純鉄外フレーム内に設けられた保温ボックス(5)を上部保温ボックスと下部保温ボックスとに仕切り、前記上部保温ボックスは上部空洞内に設けられ、前記下部保温ボックスは下部空洞内に設けられ、前記上部保温ボックスと前記下部保温ボックスとは前記有孔純鉄仕切板の貫通孔で連通しており、前記上部保温ボックス内には第1キャピラリ原子セル(6)が設けられ、前記下部保温ボックス内には第2キャピラリ原子セル(14)が設けられ、前記第1キャピラリ原子セル(6)の外部には第1外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、前記第2キャピラリ原子セル(14)の外部には第2外装加熱用ツイストペアワイヤが設けられており、前記第1外装加熱用ツイストペアワイヤと前記第2外装加熱用ツイストペアワイヤは直列接続されて外装加熱用ツイストペアワイヤ(7)を構成し、前記外装加熱用ツイストペアワイヤ(7)はケーブル(11)を通じてサーモスタット(10)と接続され、前記サーモスタット(10)は前記保温ボックス(5)内に設けられた温度センサ(13)と接続され、前記上部空洞内の前記第1キャピラリ原子セル(6)の両端位置にはそれぞれ第1永久磁石リング(3)及び第2永久磁石リング(8)が設けられており、前記下部空洞内の前記第2キャピラリ原子セル(14)の両端位置にはそれぞれ第3永久磁石リング(12)及び第4永久磁石リング(15)が設けられており、
    第1ファイバ偏光子(2)の一端は前記光ファイバカップリング焦点コリメータ(1)と接続され、別の一端は前記曰字形状純鉄フレーム(4)、前記第1永久磁石リング(3)内孔、前記上部保温ボックスの順に通されて前記第1キャピラリ原子セル(6)の一端と接続され、第2ファイバ偏光子(9)の一端は前記曰字形状純鉄フレーム(4)、前記第2永久磁石リング(8)内孔、前記上部保温ボックスの順に通されて前記第1キャピラリ原子セル(6)の別の一端と接続され、前記第2ファイバ偏光子(9)の別の一端は前記曰字形状純鉄フレーム(4)、前記第3永久磁石リング(12)内孔、前記下部保温ボックスの順に通されて前記第2キャピラリ原子セル(14)の一端と接続され、第3ファイバ偏光子(16)の一端は前記曰字形状純鉄フレーム(4)、前記第4永久磁石リング(15)内孔、前記下部保温ボックスの順に通されて前記第2キャピラリ原子セル(14)の別の一端と接続され、前記第3ファイバ偏光子(16)の別の一端は光電検出器(17)と接続されることを特徴とする、光ファイバ原子光学フィルタリング装置。
  2. 前記第1キャピラリ原子セル(6)及び前記第2キャピラリ原子セル(14)中の原子には水銀、カルシウム、ストロンチウム、カリウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウムが含まれることを特徴とする、請求項1に記載の光ファイバ原子光学フィルタリング装置。
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