[发明专利]一种基于法拉第主动光钟的暗腔激光器及其实现方法

权利要求书

1.一种基于法拉第主动光钟的暗腔激光器，其特征在于，包括激光二极管、法拉第原子滤光器和谐振腔；其中，

所述激光二极管，用于产生泵浦光并输出至所述法拉第原子滤光器；

所述法拉第原子滤光器位于所述谐振腔内，用于从激光二极管产生的光中筛选出目标频率的光；

所述谐振腔包括一对谐振腔腔镜以及用于调节谐振腔腔长的压电陶瓷；通过所述压电陶瓷调节腔长，使得激光在谐振腔的往返腔长等于四分之一激光波长的奇数倍，使所述激光二极管与所述法拉第原子滤光器构成的法拉第主动光钟满足暗腔激光的条件并使之工作在坏腔区域。

2.如权利要求1所述的暗腔激光器，其特征在于，所述激光二极管的出光端面相对的远端面镀高反膜并作为所述谐振腔腔镜之一；所述谐振腔的另一腔镜为暗腔激光器的激光输出端面。

3.如权利要求1所述的暗腔激光器，其特征在于，所述法拉第原子滤光器包括原子蒸汽室和用于产生均匀磁场的环形磁铁；所述原子蒸汽室及环形磁铁周围设置有用于对所述原子蒸汽室进行加热并控温的加热保温装置以及用于减小外界磁场波动对所述原子蒸汽室影响的磁屏蔽装置。

4.如权利要求3所述的暗腔激光器，其特征在于，所述原子蒸汽室充入纯铯原子或者充入铷原子和缓冲气体；所述激光二极管的发光频率范围对应于相应原子能级跃迁时所发出光的频率。

5.如权利要求4所述的暗腔激光器，其特征在于，所述缓冲气体为惰性气体。

6.如权利要求1所述的暗腔激光器，其特征在于，所述压电陶瓷的位移量大于生成暗腔激光的半波长的长度。

7.如权利要求1所述的暗腔激光器，其特征在于，所述法拉第原子滤光器所选目标频率的中心频率f1等于所述法拉第原子滤光器的原子蒸汽室所冲入原子相应能级的跃迁频率f；f2是谐振腔中一个腔模频率，则f1＝(f2+f2±FSR)/2；FSR为所述谐振腔的自由光谱范围。

8.一种基于权利要求1所述暗腔激光器的实现方法，其步骤包括：

1)半导体激光二极管发出的光经过法拉第原子滤光器进行筛选，得到目标频率的光；

2)调节压电陶瓷改变谐振腔的腔模频率，使得原子跃迁频率处于两个相邻谐振腔腔模的中心频率附近，即满足暗腔条件，在所述谐振腔的两个腔镜之间形成暗腔；

3)所述目标频率的光在暗腔腔镜的反馈下形成暗腔激光输出。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，半导体激光二极管在驱动电路的驱动下发出泵浦光，该泵浦光通过法拉第原子滤光器的第一格兰泰勒棱镜进入由环形磁铁产生的均匀磁场中，在法拉第原子滤光器的原子蒸汽室发生法拉第效应造成偏振面的旋转，再经过法拉第原子滤光器的第二格兰泰勒棱镜筛选出目标频率的光。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述法拉第原子滤光器所选目标频率的中心频率f1等于所述法拉第原子滤光器的原子蒸汽室所冲入原子相应能级的跃迁频率f；f2是谐振腔中一个腔模频率，则f1＝(f2+f2±FSR)/2；FSR为所述谐振腔的自由光谱范围。