[发明专利]一种三角排布式光栅磁光阱的激光复用装置

说明书

本发明涉及一种三角排布式光栅磁光阱的激光复用装置，包括光路系统、磁光阱组件和保偏光纤耦合器，光路系统包括准直光学组件和汇聚光学组件；磁光阱组件包括反亥姆霍兹线圈对、真空腔体和三角式排布光栅；准直光学组件、真空腔体、三角排布式光栅、汇聚光学组件沿光轴并列设置，三角排布式光栅贴近真空腔体设置，反亥姆霍兹线圈对的两个反亥姆霍兹线圈位于三角排布式光栅的两侧并沿光轴布置；保偏光纤耦合器的输入端连接汇聚光学组件的光输出端和入射光纤，保偏光纤耦合器的输出端与准直光学组件的光入射端连接，用于入射光和复用光的保偏耦合；实现了三角排布式光栅非匹配区域激光的回收再利用，提高了激光使用率。

技术领域

本发明涉及原子冷却设备技术领域，具体涉及一种三角排布式光栅磁光阱的激光复用装置。

背景技术

磁光阱(Magneto-Optical Trap，简称MOT)利用原子与光磁场的相互作用实现原子的冷却与陷俘，是应用最广泛的制备冷原子源的技术。传统MOT由六束准直激光和一对反亥姆霍兹线圈组成，激光通过光纤准直器准直出射，并达到两两对射，三轴正交于一点的效果。

为简化磁光阱的光场构型，近年来出现了基于衍射光栅的新型三维磁光阱，只需要一束光入射到光栅上，与光栅的多束衍射光构成光场平衡，实现冷原子制备。文献Lasercooling with a single laser beam and a planar diffractor及文献Sub-Dopplercooling of neutral atoms in a grating magneto-optical trap中，均采用了3个Edmund公司NT43-752型号的光栅进行三角排布，三束衍射光与入射光达到光平衡，实现冷原子的制备。但是NT43-752光栅为边长半英寸的正方形平面光栅，三角排布时，光栅之间有较多空隙区域，光栅衍射面与圆形入射光光斑区域不匹配。现有技术中，非匹配区域的激光采取了吸收或者是透射的方式进行处理，因此入射激光的利用率较低。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种三角排布式光栅磁光阱的激光复用装置，三角排布式光栅磁光阱中与光栅衍射面不匹配的激光光斑作为复用光回收再利用，解决激光利用率较低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种三角排布式光栅磁光阱的激光复用装置，包括光路系统、磁光阱组件和保偏光纤耦合器，

所述光路系统包括准直光学组件和汇聚光学组件；

所述磁光阱组件包括反亥姆霍兹线圈对、真空腔体和三角式排布光栅；

所述准直光学组件、真空腔体、三角排布式光栅、汇聚光学组件沿光轴并列设置，所述三角排布式光栅贴近真空腔体设置，所述反亥姆霍兹线圈对的两个反亥姆霍兹线圈位于三角排布式光栅的两侧并沿光轴布置；

所述保偏光纤耦合器的输入端连接所述汇聚光学组件的光输出端和入射光纤，所述保偏光纤耦合器的输出端与准直光学组件的光入射端连接，用于入射光和复用光的保偏耦合。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

本申请提供的三角排布式光栅磁光阱的激光复用装置，将三角排布式光栅非匹配区域的激光作为复用光经汇聚光学组件接收，然后保偏光纤耦合器与入射光保偏耦合，然后通过准直光学组件后重新作用到三角排布式光栅上，实现了三角排布式光栅非匹配区域激光的回收再利用，提高了激光使用率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述准直光学组件包括沿光轴依次设置的第一光纤适配器、准直透镜组和第一1/4波片，所述保偏光纤耦合器的输出端连接所述第一光纤适配器，所述准直透镜组用于将所述第一光纤适配器输出的激光准直，所述第一1/4波片用于将准直后的线偏振光转变为圆偏振光并输出至所述真空腔体。