用于原子物理研究的输出光功率比例可调的光纤耦合系统

本技术涉及激光应用技术的光纤耦合系统，尤其涉及用于原子物理研究的输出光功率比例可调的光纤耦合系统。

背景技术：

1、在激光研究领域，往往需要将空间传输的激光耦合进入光纤，进而引导到实验系统中其他位置灵活使用。以激光冷却原子的实验为例，可以在光学平台上通过各种光学器件对空间传输的种子激光进行适当的移频、分光、合束等，得到符合要求的激光频率、强度和偏振。然后通过光纤将相应激光导引到物理系统上，从而实现对真空腔里原子的各项操控，可参考文献(measuremen of local gravity via a cold atominterferometer.l.zhou et al.,chin.phys.lett.28.013701(2011))。随着原子分子光物理研究领域的发展，对激光的功能的需求也越来越复杂。如在冷原子干涉仪研究中，往往需要利用单模保偏光纤将冷却光、回泵光、推载光、拉曼光、探测光、淬灭光等多种不同用途激光的两束或多束耦合进同一根光纤，将其从光学平台引导到干涉仪系统的扩束镜上，并且要求冷却光、拉曼光各束激光之间的光强比例有特定要求，可参考文献(test ofequivalence principle at 10e-8level by a dual-species double-diffractionraman atom interferometer.l.zhou,et al.phys.rev.lett.115,013004(2015))。实现上述功能涉及到诸多频率的激光相互分束、合束、光功率控制以及由空间光耦合到光纤的过程。现有的激光耦合技术在激光耦合效率上满足要求，但是耦合系统占用空间较大，使光学系统长期稳定性也受到一定影响，需要时常对耦合进入光纤的激光功率进行校准。另外，现有耦合方式没有对分束之后两束激光功率相对变化的控制，在功能上难以满足当前技术发展的需要。针对上述的需要，需要发展一种能耦合或输出两个激光、输出光功率比例可调的光纤耦合系统。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术在激光耦合系统的稳定性、集成度和激光使用效率等方面存在的缺点，提供用于原子物理研究的输出光功率比例可调的光纤耦合系统。

2、本实用新型的上述目的通过以下技术手段实现：

3、用于原子物理研究的输出光功率比例可调的光纤耦合系统，包括第一光纤准直器，还包括第二光纤准直器、第一反射镜、第二反射镜、液晶可变延迟器、偏振分光棱镜、第一半波片和第二半波片，

4、激光经第一反射镜反射后在经液晶可变延迟器入射可调旋转角度的偏振分光棱镜，

5、偏振分光棱镜在第一旋转角度下，偏振分光棱镜将液晶可变延迟器的出射激光分为第一透射偏振激光和第一反射偏振激光，第一反射偏振激光经第一半波片入射第一光纤准直器，第一透射偏振激光经第二反射镜反射后再经第二半波片入射第二光纤准直器，

6、偏振分光棱镜在第二旋转角度下，液晶可变延迟器出射的激光透射偏振分光棱镜形成第二透射偏振激光，另一束激光经第一光纤准直器和第一半波片后，再经偏振分光棱镜反射形成第二反射偏振激光，第二透射偏振激光和第二反射偏振激光合束形成合束光，合束光经第二反射镜反射后再经第二半波片入射第二光纤准直器。

7、如上所述的第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一反射镜、液晶可变延迟器、第一半波片和第二半波片均固定在耦合架基座上，偏振分光棱镜通过旋转支架设置在耦合架基座上。

8、本实用新型相对现有技术，具有以下有益效果：

9、1、可以根据具体需求工作在比例可调分束和合束两种模式下；

10、2、根据液晶可变延迟器所加电压的不同，可以快速调节进入第一光纤准直器和第二光纤准直器的激光比例；

11、3、透射偏振激光与反射偏振激光的比例变化范围为1～1000；

12、4、激光可以分时在两根单模保偏光纤中切换，极大提高激光的利用效率；

13、5、耦合系统长期漂移极小，整体稳定性高；

14、总之，本实用新型使同一束激光能够快速便捷的分时耦合进不同的光纤，提高了一套实验系统中激光的利用效率以及实验系统的稳定性，减小了实验系统占据的空间，节省了大量实验资源。

技术特征：

1.用于原子物理研究的输出光功率比例可调的光纤耦合系统，包括第一光纤准直器(5)，其特征在于，还包括第二光纤准直器(6)、第一反射镜(1-1)、第二反射镜(1-2)、液晶可变延迟器(2)、偏振分光棱镜(3)、第一半波片(4-1)和第二半波片(4-2)，

2.根据权利要求1所述的用于原子物理研究的输出光功率比例可调的光纤耦合系统，其特征在于，所述的第一光纤准直器(5)、第二光纤准直器(6)、第一反射镜(1-1)、液晶可变延迟器(2)、第一半波片(4-1)和第二半波片(4-2)均固定在耦合架基座(7)上，偏振分光棱镜(3)通过旋转支架设置在耦合架基座(7)上。

技术总结
本技术公开了用于原子物理研究的输出光功率比例可调的光纤耦合系统，包括第一光纤准直器，还包括第二光纤准直器、第一反射镜、第二反射镜、液晶可变延迟器、偏振分光棱镜、第一半波片和第二半波片，本技术可以根据具体需求工作在比例可调分束和合束两种模式下；可快速调节进入第一光纤准直器和第二光纤准直器的激光比例；提高了一套实验系统中激光的利用效率以及实验系统的稳定性，减小了实验系统占据的空间，节省了大量实验资源。

技术研发人员：闫思彤,周林,王谨,詹明生
受保护的技术使用者：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
技术研发日：20230110
技术公布日：2024/1/11