[发明专利]集合式拉曼增强原子蒸汽滤光信号方法与装置

权利要求书

1.一种集合式拉曼增强原子蒸汽滤光信号的方法，其步骤是：

(a)使用一个部分尺寸外加磁场的原子蒸汽泡，一束水平偏振的抽运激 光照射在无磁场区域的原子蒸汽上，调节其相对于微弱信号光在一个失谐频 率上，改变了蒸汽泡内原子能级上的粒子布居数，使原子发生极化；

(b)一束竖直偏振的微弱信号光与抽运激光交叉合束后一起传输通过极 化后的原子蒸汽时，微弱信号光的折射率发生变化；

(c)抽运激光和微弱信号光的频率同时满足原子虚能级双光子共振条件， 微弱信号光的相对强度经过原子受激拉曼(Raman)增益过程在原子蒸汽泡 的无磁场区域获得增强；

(d)相继，抽运激光与被增强的信号光分束并一起传输通过外加磁场区 域的原子蒸汽泡，法拉第(Faraday)反常色散效应使得增强的信号光偏振方 向发生偏转；

(e)再利用光学选择偏振方法，抑制抽运激光的散射光和通带外宽频谱 背景光，不影响被增强信号光的相对强度；

(f)最终由安装在通信接收机里的光电探测器测量获得相对强度增强的 原子蒸汽滤光信号。

2.权利要求1所述的一种集合式拉曼增强原子蒸汽滤光信号的装置，它 包括窄带偏振分束器(3)、第一、第二格兰汤姆森棱镜(6、11)、第一、第 二全反射镜(4、5)、部分尺寸外加由第一、第二永磁体磁铁组(8、9)提供 磁场的原子蒸汽泡(7)、第一、第二永磁体磁铁组(8、9)、孔径可调光阑(10)， 其特征在于：入射的抽运激光(2)与窄带偏振分束器(3)相连，抽运激光 (2)传输通过窄带偏振分束器(3)、第一全反射镜(4)和第二全反射镜(5)、 部分尺寸外加由第一、第二永磁体磁铁组(8、9)提供磁场的原子蒸汽泡(7) 后与孔径可调光阑(10)的小孔外涂黑金属板相连，入射的微弱信号光(1) 与第一格兰汤姆森棱镜(6)相连，入射的微弱信号光(1)传输方向与第一 永磁体磁铁组(8)和第二永磁体磁铁组(9)产生的磁场(B)方向相同， 其依次通过第一格兰汤姆森棱镜(6)、部分尺寸外加由第一、第二永磁体磁 铁组(8、9)提供磁场的原子蒸汽泡(7)、孔径可调光阑(10)的小孔与第 二格兰汤姆森棱镜(11)相连，通过第二格兰汤姆森棱镜(11)从本装置内 出射到通信接收机里的光电探测器上，部分尺寸外加由第一、第二永磁体磁 铁组(8、9)提供磁场的原子蒸汽泡(7)与通过窄带偏振分束器(3)、第一 全反射镜(4)、第二全反射镜(5)的抽运激光(2)以及通过第一格兰汤姆 森棱镜(6)的微弱信号光(1)相连。

3.根据权利要求2所述的一种集合式拉曼增强原子蒸汽滤光信号的装 置，其特征在于：所述的抽运激光(2)入射后传输依次通过窄带偏振分束器 (3)、第一、第二全反射镜(4、5)、部分尺寸外加由第一、第二永磁体磁铁 组(8、9)提供磁场的原子蒸汽泡(7)与孔径可调光阑(10)的小孔外涂黑 金属板相连，抽运激光(2)和微弱信号光(1)的偏振方向相互垂直，在加 有磁场(B)区域分束。

4.根据权利要求2所述的一种集合式拉曼增强原子蒸汽滤光信号的装 置，其特征在于：所述的第一格兰汤姆森棱镜(6)、部分尺寸外加由第一、 第二永磁体磁铁组(8、9)提供磁场的原子蒸汽泡(7)、第二格兰汤姆森棱 镜(11)、孔径可调光阑(10)与微弱信号光(1)的传输方向同轴，第一格 兰汤姆森棱镜(6)和第二格兰汤姆森棱镜(11)的光轴方向相互垂直。

5.根据权利要求2所述的一种集合式拉曼增强原子蒸汽滤光信号装置， 其特征在于：所述的第一格兰汤姆森棱镜(6)的光轴方向与入射的微弱信号 光(1)的偏振方向一致，部分尺寸外加由第一、第二永磁体磁铁组(8、9) 提供磁场的原子蒸汽泡(7)上的磁场(B)方向与微弱信号光(1)传输方 向一致。

6.根据权利要求2所述的一种集合式拉曼增强原子蒸汽滤光信号装置， 其特征在于：所述的部分尺寸外加由第一、第二永磁体磁铁组(8、9)提供 磁场的原子蒸汽泡(7)内使用的原子范围为碱金属原子。