[發明專利]集合式拉曼增強原子蒸汽濾光信號方法與裝置

有效

• 申請號: 200910273490.1
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN101794033A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 孫獻平;譚政;羅軍;詹明生
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數學研究所
• 主分類號: G02F1/09
• 分類號: G02F1/09;G02F1/39
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

1.一種集合式拉曼增強原子蒸汽濾光信號的方法，其步驟是：

(a)使用一個部分尺寸外加磁場的原子蒸汽泡，一束水平偏振的抽運激 光照射在無磁場區域的原子蒸汽上，調節其相對于微弱信號光在一個失諧頻 率上，改變了蒸汽泡內原子能級上的粒子布居數，使原子發生極化；

(b)一束豎直偏振的微弱信號光與抽運激光交叉合束后一起傳輸通過極 化后的原子蒸汽時，微弱信號光的折射率發生變化；

(c)抽運激光和微弱信號光的頻率同時滿足原子虛能級雙光子共振條件， 微弱信號光的相對強度經過原子受激拉曼(Raman)增益過程在原子蒸汽泡 的無磁場區域獲得增強；

(d)相繼，抽運激光與被增強的信號光分束并一起傳輸通過外加磁場區 域的原子蒸汽泡，法拉第(Faraday)反常色散效應使得增強的信號光偏振方 向發生偏轉；

(e)再利用光學選擇偏振方法，抑制抽運激光的散射光和通帶外寬頻譜 背景光，不影響被增強信號光的相對強度；

(f)最終由安裝在通信接收機里的光電探測器測量獲得相對強度增強的 原子蒸汽濾光信號。

2.權利要求1所述的一種集合式拉曼增強原子蒸汽濾光信號的裝置，它 包括窄帶偏振分束器(3)、第一、第二格蘭湯姆森棱鏡(6、11)、第一、第 二全反射鏡(4、5)、部分尺寸外加由第一、第二永磁體磁鐵組(8、9)提供 磁場的原子蒸汽泡(7)、第一、第二永磁體磁鐵組(8、9)、孔徑可調光闌(10)， 其特征在于：入射的抽運激光(2)與窄帶偏振分束器(3)相連，抽運激光 (2)傳輸通過窄帶偏振分束器(3)、第一全反射鏡(4)和第二全反射鏡(5)、 部分尺寸外加由第一、第二永磁體磁鐵組(8、9)提供磁場的原子蒸汽泡(7) 后與孔徑可調光闌(10)的小孔外涂黑金屬板相連，入射的微弱信號光(1) 與第一格蘭湯姆森棱鏡(6)相連，入射的微弱信號光(1)傳輸方向與第一 永磁體磁鐵組(8)和第二永磁體磁鐵組(9)產生的磁場(B)方向相同， 其依次通過第一格蘭湯姆森棱鏡(6)、部分尺寸外加由第一、第二永磁體磁 鐵組(8、9)提供磁場的原子蒸汽泡(7)、孔徑可調光闌(10)的小孔與第 二格蘭湯姆森棱鏡(11)相連，通過第二格蘭湯姆森棱鏡(11)從本裝置內 出射到通信接收機里的光電探測器上，部分尺寸外加由第一、第二永磁體磁 鐵組(8、9)提供磁場的原子蒸汽泡(7)與通過窄帶偏振分束器(3)、第一 全反射鏡(4)、第二全反射鏡(5)的抽運激光(2)以及通過第一格蘭湯姆 森棱鏡(6)的微弱信號光(1)相連。

3.根據權利要求2所述的一種集合式拉曼增強原子蒸汽濾光信號的裝 置，其特征在于：所述的抽運激光(2)入射后傳輸依次通過窄帶偏振分束器 (3)、第一、第二全反射鏡(4、5)、部分尺寸外加由第一、第二永磁體磁鐵 組(8、9)提供磁場的原子蒸汽泡(7)與孔徑可調光闌(10)的小孔外涂黑 金屬板相連，抽運激光(2)和微弱信號光(1)的偏振方向相互垂直，在加 有磁場(B)區域分束。

4.根據權利要求2所述的一種集合式拉曼增強原子蒸汽濾光信號的裝 置，其特征在于：所述的第一格蘭湯姆森棱鏡(6)、部分尺寸外加由第一、 第二永磁體磁鐵組(8、9)提供磁場的原子蒸汽泡(7)、第二格蘭湯姆森棱 鏡(11)、孔徑可調光闌(10)與微弱信號光(1)的傳輸方向同軸，第一格 蘭湯姆森棱鏡(6)和第二格蘭湯姆森棱鏡(11)的光軸方向相互垂直。

5.根據權利要求2所述的一種集合式拉曼增強原子蒸汽濾光信號裝置， 其特征在于：所述的第一格蘭湯姆森棱鏡(6)的光軸方向與入射的微弱信號 光(1)的偏振方向一致，部分尺寸外加由第一、第二永磁體磁鐵組(8、9) 提供磁場的原子蒸汽泡(7)上的磁場(B)方向與微弱信號光(1)傳輸方 向一致。

6.根據權利要求2所述的一種集合式拉曼增強原子蒸汽濾光信號裝置， 其特征在于：所述的部分尺寸外加由第一、第二永磁體磁鐵組(8、9)提供 磁場的原子蒸汽泡(7)內使用的原子范圍為堿金屬原子。