[发明专利]一种用于激光稳频的单峰87Rb同位素原子滤光器及其滤光方法

说明书

【技术领域】

本发明属于原子滤光技术和激光技术领域。更具体地，本发明涉及一种单峰⁸⁷Rb同位素原子滤光器，还涉及使用所述原子滤光器进行滤光的方法。

【背景技术】

法拉第反常色散原子滤光器具有高透过率、超窄线宽、高噪声抑制的优点，因此常用于对信噪比有苛刻要求的场合，例如大气激光通信、空间通信、激光光谱、激光技术、量子信息、计量、生物、医学、基础实验等方面。

此外，原子滤光器还可以用在激光稳频方面，使激光器对电流和温度的波动和变化有免疫力。通过这些原子滤光器的输出光能够远离原子的吸收线。

但是，在大多数利用铷原子与光相互作用的实验中，通常需要的是能与同位素⁸⁷Rb原子吸收谱准确共振的稳频激光器。如果利用自然丰度的铷，其中同位素⁸⁵Rb丰度却高达72.2％，而⁸⁷Rb只有17.8％，很不利于激光稳定。

CN102522687A公开了一种单透射峰原子滤光器及滤光方法，该原子滤光器包括一个充有惰性气体的碱金属（Rb）原子泡、两个偏振片、磁场源与温度控制系统。该技术应用碱金属铷原子，其中包括同位素⁸⁷Rb与⁸⁵Rb，大部分的科学研究工作对象是同位素⁸⁷Rb，同位素⁸⁷Rb在自然铷中丰度只是27.8％，而同位素⁸⁵Rb丰度却高达72.2％，因此在利用原子滤光器时同位素⁸⁵Rb会带来没有必要的影响。

现有单透射峰原子滤光器存在的主要技术问题是没有够实现一个透射峰完全对应于同位素⁸⁷Rb原子吸收谱的一种单透射峰原子滤光器用于激光稳频。除了谱线对应不上，现有单透射峰原子滤光器如线芯工作模式所需磁场上千高斯、温度150℃以上，给应用带来困难。

本发明人为了解决这些问题而采取了一些技术措施，例如使用同位素⁸⁷Rb高达96％以上的铷原子泡，滤光通带与⁸⁷Rb原子吸收谱完全精确对应，从而完成了本发明同位素⁸⁷Rb高达96％以上的铷原子滤光器，同时工作条件温度为50～95℃，温度较低，磁场强度为50～500高斯，也可以很低，因此，它可以具体应用于原子共振谱的稳频激光器，在具体激光稳频上具有特殊优势和应用潜力。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种用于激光稳频的单峰⁸⁷Rb同位素原子滤光器。

本发明的另一个目的是提供使用所述用于激光稳频的单峰⁸⁷Rb同位素原子滤光器进行滤光的方法。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种用于激光稳频的单峰⁸⁷Rb同位素原子滤光器。

单峰⁸⁷Rb同位素原子滤光器由外腔激光器1、光学隔离器2、第一半透半反镜3、第二半透半反镜4、第一高反镜5、自然铷泡6、第二高反镜7、第三半透半反镜8、第一光电探测器9、示波器10、第二光电探测器11、第一格兰泰勒棱镜12、第一永磁体13、同位素⁸⁷Rb泡14、永磁体温度控制系统15、第二永磁体16与第二格兰泰勒棱镜17组成；

第一格兰泰勒棱镜12与第二格兰泰勒棱镜17平行置于同位素⁸⁷Rb泡14的两侧，它们所处的平面与光传播方向垂直，并且它们的偏振方向互相垂直；第一永磁体13与第二永磁体16是一种激光能从其中间穿过的环形体，两个环形体所处平面互相平行，它们的中心都处在激光传播路径上；在第一永磁体13与第二永磁体16之间设置同位素⁸⁷Rb泡14，它们对同位素⁸⁷Rb泡14产生一个均匀的磁场；永磁体温度控制系统15控制同位素⁸⁷Rb泡14的温度；

外腔激光器1的激光通过光学隔离器2被第一半透半反镜3分为两束激光，一束激光用作参考谱线，另一束激光用作原子滤光器的探测光；

用作参考谱线的激光束被第二半透半反镜4分成两束激光，一束激光被第一高反镜5反射后通过自然铷泡6，再被第二高反镜7反射到达第三半透半反镜8，另一束激光直接到达第三半透半反镜8，两束激光通过第三半透半反镜8到达第一光电探测器9与示波器10；