一种海底通信滤光器装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于激光光谱测量领域，涉及一种海底通信滤光器装置，可应用于海底通信蓝光波段有用信号光的提取。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]421nm波段属于“海洋窗口”，是铷原子第二激发态，国际上研究很少，相关的应用也极少。这种蓝光波段的激光器原来一直依靠非线性光学技术倍频二实现，因此在频率的稳定度和光强的精密稳定度上都存在严重的缺点。最近几年，蓝光半导体激光技术的发展使得我们可以直接实现光栅外腔蓝光半导体激光器，因此测量的稳定性上带来了极大的便利和简化。这种滤光信号的提取基于法拉第旋光效应，非常稳定，在激光稳频、原子四能级主动光钟等方面具有重要的应用价值。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是:针对现有技术存在的不足，提供一种新型的海底通信滤光器装置。
[0005]为实现本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现:一种海底通信滤光器装置，包括有激光器，分光镜，第一格兰泰勒棱镜，第一永磁铁，第一 85Rb铷原子蒸汽室，第二永磁铁，第二格兰泰勒棱镜，第一探测器，第二 85Rb铷原子蒸汽室和第二探测器;所述激光器、分光镜、第一格兰泰勒棱镜、第一永磁铁、第一 85Rb铷原子蒸汽室、第二永磁铁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，所述第二 85Rb铷原子蒸汽室和第二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，一束经第二 85Rb铷原子蒸汽室，与铷原子相互作用后被第二探测器接收;另一束经第一格兰泰勒棱镜起偏，变成线偏振光，穿过处在由第一永磁铁和第二永磁铁所形成稳恒磁场中的第一85Rb铷原子蒸汽室，经过第二格兰泰勒棱镜，最后被第一探测器接收。
[0006]作为优选方案:所述的激光器为42Inm外腔半导体激光器，功率为20mw，发射出的光束直径为2_，线宽小于IMHz，连续调谐大于1GHz。
[0007]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。
[0008]与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是:海底通信滤光器是将421nm激光分成两束，一束通过第二85Rb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一 85Rb铷原子蒸汽室形成滤光信号。铷泡温度加热范围是0-300°C，磁场范围300G-800G。当磁场较小时，滤光信号有两个透射峰，左边透射峰对应5SV2，F=2—6P3/2，F’=2的跃迀信号，右边透射峰对应5S1/2，F=l—6P3/2，F’ =3。随着磁场和温度的加大，透射率整体呈增大趋势，同时线宽展宽至中间相遇叠加，峰与峰的间距变得模糊，合并成一个大透射峰。高温阶段，随着磁场加大，滤光信号的透射率不断增大，透射峰进一步展宽，由于叠加的原因，共振区出现多峰。虽然处于共振区中心频段透射率较大，但是由于共振吸收严重，使得入射激光在共振区完全吸收，共振区附件波段的滤光信号透射率趋近于O。在共振区的边缘频段，既有旋光，又没有被完全吸收，满足条件的旋光可以通过FADOF滤光系统。实验中，可以找到最佳温度和磁场下最强滤光信号。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构示意图。
[0010]1、激光器;2、分光镜;3、第一格兰泰勒棱镜;4、第一永磁铁;5、第一 85Rb铷原子蒸汽室;6、第二永磁铁;7、第二格兰泰勒棱镜;8、第一探测器;9、第二 85Rb铷原子蒸汽室；10、第二探测器。
【具体实施方式】
[0011 ]下面根据附图对本实用新型的【具体实施方式】做一个详细的说明。
[0012]根据图1所示，本实施例所述的一种海底通信滤光器装置，包括有激光器I，分光镜2，第一格兰泰勒棱镜3，第一永磁铁4，第一 85Rb铷原子蒸汽室5，第二永磁铁6，第二格兰泰勒棱镜7，第一探测器8，第二 85Rb铷原子蒸汽室9和第二探测器10;所述激光器、分光镜、第一格兰泰勒棱镜、第一永磁铁、第一 85Rb铷原子蒸汽室、第二永磁铁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，所述第二85Rb铷原子蒸汽室和第二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，一束经第二 85Rb铷原子蒸汽室，与铷原子相互作用后被第二探测器接收，接收到的吸收谱包含85Rb对应能级5S1/2，F=1、2 二个吸收峰，用作频率标定；另一束经第一格兰泰勒棱镜起偏，变成线偏振光，穿过处在由第一永磁铁和第二永磁铁所形成稳恒磁场中的第一 85Rb铷原子蒸汽室，经过第二格兰泰勒棱镜(检偏方向与第一格兰泰勒棱镜的起偏方向垂直)，最后被第一探测器接收。
[0013]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IMHz，连续调谐大于I OGHz。
[0014]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。
[0015]格兰泰勒棱镜和的消光比高达15:1。铷泡长度5cm，外面包裹着加热片，用来加热铷泡气室，温度在室温到300°C连续可调，温标精度0.2°C。两片永磁铁放置在铷泡两侧，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。
[0016]所用的探测器为421nm两个探头差分探测的光电探测器，激光器带驱动电源，恒流、温度控制及压电扫描电路。
[0017]海底通信滤光器是将421nm激光分成两束，一束通过第二85Rb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一 85Rb铷原子蒸汽室形成滤光信号。铷泡温度加热范围是0-300°C，磁场范围300G-800G。当磁场较小时，滤光信号有两个透射峰，左边透射峰对应5S1/2，F=2—6P3/2，F’ =2的跃迀信号，右边透射峰对应5S1/2，F=1 —6P3/2，F’ =3。随着磁场和温度的加大，透射率整体呈增大趋势，同时线宽展宽至中间相遇叠加，峰与峰的间距变得模糊，合并成一个大透射峰。高温阶段，随着磁场加大，滤光信号的透射率不断增大，透射峰进一步展宽，由于叠加的原因，共振区出现多峰。虽然处于共振区中心频段透射率较大，但是由于共振吸收严重，使得入射激光在共振区完全吸收，共振区附件波段的滤光信号透射率趋近于O ο在共振区的边缘频段，既有旋光，又没有被完全吸收，满足条件的旋光可以通过FADOF滤光系统。实验中，可以找到最佳温度和磁场下最强滤光信号。
【主权项】
1.一种海底通信滤光器装置，其特征在于:包括有激光器，分光镜，第一格兰泰勒棱镜，第一永磁铁，第一 85Rb铷原子蒸汽室，第二永磁铁，第二格兰泰勒棱镜，第一探测器，第二85Rb铷原子蒸汽室和第二探测器;所述激光器、分光镜、第一格兰泰勒棱镜、第一永磁铁、第一 85Rb铷原子蒸汽室、第二永磁铁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，所述第二 85Rb铷原子蒸汽室和第二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，一束经第二 85Rb铷原子蒸汽室，与铷原子相互作用后被第二探测器接收;另一束经第一格兰泰勒棱镜起偏，变成线偏振光，穿过处在由第一永磁铁和第二永磁铁所形成稳恒磁场中的第一 85Rb铷原子蒸汽室，经过第二格兰泰勒棱镜，最后被第一探测器接收。2.根据权利要求1所述的一种海底通信滤光器装置，其特征在于: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IMHz，连续调谐大于I OGHz。3.根据权利要求1所述的一种海底通信滤光器装置，其特征在于: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。
【专利摘要】本实用新型公开了一种海底通信滤光器装置，包括有激光器，分光镜，第一格兰泰勒棱镜，第一永磁铁，第一85Rb铷原子蒸汽室，第二永磁铁，第二格兰泰勒棱镜，第一探测器，第二85Rb铷原子蒸汽室和第二探测器；所述激光器产生的激光经分光镜分成两束，一束经第二85Rb铷原子蒸汽室，与铷原子相互作用后被第二探测器接收；另一束经第一格兰泰勒棱镜起偏，变成线偏振光，穿过处在由第一永磁铁和第二永磁铁所形成稳恒磁场中的第一85Rb铷原子蒸汽室，经过第二格兰泰勒棱镜，最后被第一探测器接收。该滤光器获得的光信号稳定性和精度高。
【IPC分类】G02F1/09
【公开号】CN205176418
【申请号】CN201520951227
【发明人】凌俐, 吴红梅
【申请人】浙江大学城市学院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月25日