[发明专利]一种冷原子激光器频率稳定装置

说明书

本发明涉及一种冷原子激光器频率稳定装置，激光器的输出端通过光纤与光纤分束器的输入端连接；光纤分束器的第一输出端与第一透镜的一端连接，第一透镜的另一端嵌入在原子泡的一端，第二透镜的一端嵌入在原子泡的另一端，第一透镜和第二透镜的光轴重合；第二透镜的另一端通过光纤与光纤环路器的第二端口连接，光纤环路器的第三端口通过光纤与光电探测器连接；光电探测器与信号处理模块电性连接，信号处理模块与激光器的反馈控制端口。光纤分束器的第一输出端通过光纤与光纤光电调制器的输入端连接；光纤电光调制器的输出端通过光纤与光纤分束器的第一端口连接。本发明提供的冷原子激光器频率稳定装置，布置对空间的要求较低，有利于集成化设计。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种冷原子激光器频率稳定装置。

背景技术

冷原子技术是通过操控原子量子态变化，实现原子物理特性研究、精密测量的技术，应用在量子通信，原子钟，原子重力仪，量子计算等多个领域。

在冷原子技术领域中，需要通过激光与原子作用实现对原子的操控。这要求激光的频率稳定性优于原子能级宽度，达到MHz以下。因此需要采用激光稳频装置，使激光器免于受电流和温度波动影响。现有的稳频装置常采用偏振分光镜、反射镜、波片等分立光学元件制造而成，各组件对定位精度和姿态精度要求高、装配难度大，不利于集成化设计。并且采用空间光路器件容易受环境温湿度变化引起结露、结霜污染光路问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的稳频装置常采用空间光路器件制造而成，各组件对定位精度和姿态精度要求高、装配难度大，不利于集成化设计的技术问题，提供了一种冷原子激光器频率稳定装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种冷原子激光器频率稳定装置，包括：激光器、光纤分束器、第一透镜、第二透镜、原子泡、光纤电光调制器、光纤环路器、光电探测器及信号处理模块；

所述激光器的输出端通过光纤与所述光纤分束器的输入端连接；所述光纤分束器的第一输出端与所述第一透镜的一端连接，所述第一透镜的另一端嵌入在所述原子泡的一端，所述第二透镜的一端嵌入在所述原子泡的另一端，所述第一透镜和第二透镜的光轴重合；所述第二透镜的另一端通过光纤与所述光纤环路器的第二端口连接，所述光纤环路器的第三端口通过光纤与所述光电探测器连接，从所述第二端口输入的光束经所述第三端口输出；所述光电探测器与所述信号处理模块电性连接，所述信号处理模块与所述激光器的反馈控制端口；

所述光纤分束器的第一输出端通过光纤与所述光纤光电调制器的输入端连接；所述光纤电光调制器的输出端通过光纤与所述光纤分束器的第一端口连接，从所述第一端口输入的光束经所述第二端口输出。

进一步的，还包括：光纤法兰；

所述激光器通过光纤与所述光纤法兰的一端连接，所述光纤法兰的另一端通过光纤与所述光纤分束器的输入端连接。

进一步的，还包括：加热器件、测温器件及温度控制器件；

所述加热器件覆盖在所述原子泡外壁；所述测温器件设置在所述加热器件与所述原子泡外壁之间；所述测温器件及加热器件与所述温度控制器件电性连接。

进一步的，所述加热器件为双绞密绕加热丝或加热芯片。

进一步的，还包括：磁屏蔽盒；

所述磁屏蔽盒覆盖在所述原子泡外侧。

进一步的，所述磁屏蔽盒采用坡莫合金制作圆柱形状壳体。

进一步的，所述激光器为窄线宽激光器、分布反馈激光器或外腔半导体激光器。

进一步的，所述第一透镜和所述第二透镜为准直透镜、G-lens或球透镜。

进一步的，所述原子泡为石英材料制作的泡体。