一种微型光纤集成式饱和吸收谱信号采集系统

本发明属于原子分子光物理研究领域，具体涉及一种微型光纤集成式饱和吸收谱信号采集系统。

背景技术：

1、饱和吸收光谱是一种能够在原子气室中直接消除多普勒增宽的原子光谱技术，被广泛应用于激光稳频、激光冷却等方面。饱和吸收光谱技术有效的消除了多普勒增宽对谱线的影响，实现了对亚多普勒线宽的原子气体吸收谱线的测量。

2、饱和吸收光谱技术的基本结构是，一束较强的泵浦光与一束较弱的探测光沿相反的方向穿过原子气室，二者频率相同、光路重合。由于多普勒效应以及空间烧孔效应，光电探测器接收探测光后会呈现饱和吸收光谱。

3、目前本领域常用的饱和吸收谱装置都是以自由光路为主，具有较大体积且受环境影响大，这很大程度上限制了光学系统的集成与设计。本发明便是针对上述缺点提出的一种全新的饱和吸收谱集成装置，整个装置可被集成在一个扑克盒大小的小方盒之中。这种方案具有高度集成、体积小巧、结构稳定、抗干扰强、携带方便、易于使用的特点，通过光纤接口便可简单的接入任意光学系统加以使用，特别适合用于饱和吸收光谱稳频装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对目前饱和吸收装置存在的缺陷，提供一种微型光纤集成式饱和吸收谱信号采集系统，解决原装置体积大、不稳定、不方便的问题。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种微型光纤集成式饱和吸收谱信号采集系统，包括原子气室，原子气室的一侧壁内侧设置有反射面，原子气室上与反射面相对的另一侧壁的外侧与光纤准直镜的一端连接，光纤准直镜的另一端通过第一光纤跳线连接光纤环形器的第二端口；激光输入至光纤环形器的第一端口，并从光纤环形器的第二端口输出；然后依次经过第一光纤跳线和光纤准直镜后耦合进原子气室；耦合进原子气室的激光在反射面上垂直反射后沿入射激光的反方向出射原子气室；从原子气室出射的激光重新耦合进光纤准直镜，然后经第一光纤跳线输入至光纤环形器的第二端口，之后从光纤环形器的第三端口输出。

4、如上所述光纤环形器的第一端口通过第二光纤跳线连接至fc光纤接口，光纤环形器的第三端口通过第三光纤跳线连接至光电转换二极管；所述激光依次通过fc光纤接口和第二光纤跳线后入射至光纤环形器的第一端口；从光纤环形器的第三端口输出的激光经过第三光纤跳线后入射至光电转换二极管。

5、如上所述反射面为镀银反射镜。

6、本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

7、1、装置采用光纤结构，光纤光代替自由光，不仅缩小了装置的体积，且减少了温度、湿度等外部因素对装置的干扰，提高了装置的稳定性。

8、2、原子气室单面镀银，使得激光的输入与输出在原子气室同一侧，共用同一个光纤准直镜，进一步缩小了装置的体积。

9、3、输入激光与输出激光通过光纤环形器进行分离，二者互不干扰。激光通过标准的fc光纤接口输入，信号通过光电转换二极管的引脚接出，可以方便的接入各种需要用到饱和吸收光谱的光学系统。

10、综上所述，本发明解决了传统饱和吸收光谱装置体积大、不稳定、不方便的缺陷。

技术特征：

1.一种微型光纤集成式饱和吸收谱信号采集系统，包括原子气室(2)，其特征在于，原子气室(2)的一侧壁内侧设置有反射面(1)，原子气室(2)上与反射面(1)相对的另一侧壁的外侧与光纤准直镜(3)的一端连接，光纤准直镜(3)的另一端通过第一光纤跳线(4a)连接光纤环形器(5)的第二端口；激光输入至光纤环形器(5)的第一端口，并从光纤环形器(5)的第二端口输出；然后依次经过第一光纤跳线(4a)和光纤准直镜(3)后耦合进原子气室(2)；耦合进原子气室(2)的激光在反射面(1)上垂直反射后沿入射激光的反方向出射原子气室(2)；从原子气室(2)出射的激光重新耦合进光纤准直镜(3)，然后经第一光纤跳线(4a)输入至光纤环形器(5)的第二端口，之后从光纤环形器(5)的第三端口输出。

2.根据权利要求1所述的一种微型光纤集成式饱和吸收谱信号采集系统，其特征在于，所述光纤环形器(5)的第一端口通过第二光纤跳线(4b)连接至fc光纤接口(6)，光纤环形器(5)的第三端口通过第三光纤跳线(4c)连接至光电转换二极管(7)；所述激光依次通过fc光纤接口(6)和第二光纤跳线(4b)后入射至光纤环形器(5)的第一端口；从光纤环形器(5)的第三端口输出的激光经过第三光纤跳线(4c)后入射至光电转换二极管(7)。

3.根据权利要求1所述的一种微型光纤集成式饱和吸收谱信号采集系统，其特征在于，所述反射面(1)为镀银反射镜。

技术总结
本发明公开了一种微型光纤集成式饱和吸收谱信号采集系统，包括原子气室，原子气室的一侧壁内侧设置有反射面，原子气室上与反射面相对的另一侧壁的外侧与光纤准直镜的一端连接，光纤准直镜的另一端通过第一光纤跳线连接光纤环形器的第二端口；光纤环形器的第一端口和第三端口分别通过第二光纤跳线和第三光纤跳线连接FC光纤接口与光电转换二极管。本发明采用光纤代替自由光，缩小装置体积，减少了温度、湿度等外部因素对装置的干扰，提高了装置的稳定性；原子气室单面镀银，使激光的输入与输出在原子气室同一侧，共用同一个光纤准直镜，进一步缩小装置的体积；同时输入激光与输出激光通过光纤环形器进行分离，二者互不干扰。

技术研发人员：刘红平,张浩安,游书航,蔡明皓
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：
技术公布日：2024/2/6