[发明专利]饱和吸收消多普勒加宽谱线的装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光器，一种用于激光器稳频系统中精确、稳定的鉴频源的饱和吸收消多普勒加宽谱线的装置。

背景技术

在室温下，由于原子分子的热运动的速度很高，所以多普勒加宽成为谱线加宽的主要机制，使我们不能得到能反映其精细能级结构的谱线。

饱和吸收消多普勒加宽谱，使我们可以观测到原子分子的精细能级结构的谱线，使我们能够对原子分子的结构进行更深刻的认识。在激光器稳频系统中，超精细能级结构谱线，被作为稳定、精确的频率源，得到广泛的应用。目前已经有专门商品化的获得饱和吸收消多普勒加宽谱线的装置在市场上出售，随着科学技术的发展，这种装置将会有着越来越广的应用，越来越多的需求。

为了消除多普勒饱和吸收背景，需用一束光强较强的泵浦光，使样品中的原子分子处于激发态，产生饱和效应；一束与处于激发态的样品相互作用的弱探测光；以及另一束与探测光光强大小相同的探测光通过相同的样品，作为参考光。这两束通过样品的探测光和参考光光强信号，被探测器（减法器或者对管）接收，转换为电压信号，相减，这样我们就可以得到一个下边沿平坦的，多个尖锐峰的，饱和吸收消多普勒加宽的谱线。

传统的以厚镜片分束器为主要元器件的传统的三角形结构的光路系统，可以得到没有多普勒本底的包含超精细能级结构的谱线，但是存在着以下几个缺点：

第一，占用空间比较大。为了获得高信噪比的信号，我们需要使泵浦光与探测光尽量的重合在一起，但是囿于三角形状的光路结构，这就需要泵浦光和探测光之间的夹角非常的小，因此需要较大的空间。

第二，信号的信噪比不高。泵浦光与探测光不能完全重合，所以有相当大的一部分原子没有被泵浦或者没被探测到。

第三，探测光和参考光的距离固定，不能随便调节。厚镜片分束器的厚度是确定的，这就决定了探测光和参考光之间的距离不能随便的轻易地改变。

第四，参考光与探测光之间的光强平衡不容易调节。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种饱和吸收消多普勒加宽谱线的装置，该装置具有光路安排更加紧凑、灵活，使我们可以观测到原子分子的精细能级结构的谱线。

本发明的技术解决方案如下：

一种饱和吸收消多普勒加宽谱线的装置。

一种饱和吸收消多普勒加宽谱线的装置，特点在于该装置包括λ/2波片、第一偏振分束棱镜、第一全反射镜、第二全反射镜、第三全反射镜、一维位移平台、第二偏振分束棱镜、λ/4波片、样品池和探测器，上述各元部件的位置关系如下：

所述的探测器包含第一光电探测器、第二光电探测器和一个减法器，第一光电探测器和第二光电探测器的输出端经所述的减法器输出；所述的第二全反射镜置于所述的一维位移平台上，以改变探测光和参考光之间的间距；

沿入射的线偏振的激光方向依次是λ/2波片、第一偏振分束棱镜、样品池、λ/4波片、第二偏振分束棱镜和第三全反射镜，所述的第三全反射镜与入射光方向垂直,所述入射的线偏振光经第一偏振分束棱镜分成透射光和反射光，分别称为泵浦光和参考光，所述的泵浦光经所述的样品池、λ/4波片和第二偏振分束棱镜后垂直地入射在所述的第三全反射镜上，经第三全反射镜反射后，沿原路返回作为探测光，经所述的第二偏振分束棱镜、λ/4波片、样品池和第一偏振分束棱镜反射进入所述的探测器的第一光电探测器；

在所述的第一偏振分束棱镜的参考光方向依次设置与光路成45°的第一全反射镜和第二全反射镜，使所述的参考光经第一全反射镜和第二全反射镜反射后从所述的第二偏振分束棱镜的另一方向，即与所述的泵浦光垂直的方向进入所述的第二偏振分束棱镜，该参考光经第二偏振分束棱镜反射后经所述的λ/4波片、样品池和第一偏振分束棱镜反射后进入所述的探测器的第二光电探测器；

经第一光电探测器探测的探测光和经第二光电探测器探测的参考光的光信号分别转换成电压信号后经所述的减法器相减后输出，获得饱和吸收消多普勒加宽谱线的电信号。

所述的λ/2波片具有转动调节机构，以调节探测光和参考光的光强。

所述的λ/4波片具有转动调节机构，以调节探测光和参考光的光强。

本发明的技术效果如下：

本发明饱和吸收消多普勒加宽谱线的装置，克服了传统上的一些缺点，具有以下几点优势：

第一，占用空间较小。由于泵浦光与探测光可以完全重合，所以整个系统基本上只受到镜片等元器件的影响，不用再考虑探测光和泵浦光重合的角度问题。