[發明專利]飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置

有效

• 申請號: 201210517745.6
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102983492A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 崔國棟;李曉林;錢軍;王育竹
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/137
• 分類號: H01S3/137
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及激光器，一種用于激光器穩頻系統中精確、穩定的鑒頻源的飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置。

背景技術

在室溫下，由于原子分子的熱運動的速度很高，所以多普勒加寬成為譜線加寬的主要機制，使我們不能得到能反映其精細能級結構的譜線。

飽和吸收消多普勒加寬譜，使我們可以觀測到原子分子的精細能級結構的譜線，使我們能夠對原子分子的結構進行更深刻的認識。在激光器穩頻系統中，超精細能級結構譜線，被作為穩定、精確的頻率源，得到廣泛的應用。目前已經有專門商品化的獲得飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置在市場上出售，隨著科學技術的發展，這種裝置將會有著越來越廣的應用，越來越多的需求。

為了消除多普勒飽和吸收背景，需用一束光強較強的泵浦光，使樣品中的原子分子處于激發態，產生飽和效應；一束與處于激發態的樣品相互作用的弱探測光；以及另一束與探測光光強大小相同的探測光通過相同的樣品，作為參考光。這兩束通過樣品的探測光和參考光光強信號，被探測器（減法器或者對管）接收，轉換為電壓信號，相減，這樣我們就可以得到一個下邊沿平坦的，多個尖銳峰的，飽和吸收消多普勒加寬的譜線。

傳統的以厚鏡片分束器為主要元器件的傳統的三角形結構的光路系統，可以得到沒有多普勒本底的包含超精細能級結構的譜線，但是存在著以下幾個缺點：

第一，占用空間比較大。為了獲得高信噪比的信號，我們需要使泵浦光與探測光盡量的重合在一起，但是囿于三角形狀的光路結構，這就需要泵浦光和探測光之間的夾角非常的小，因此需要較大的空間。

第二，信號的信噪比不高。泵浦光與探測光不能完全重合，所以有相當大的一部分原子沒有被泵浦或者沒被探測到。

第三，探測光和參考光的距離固定，不能隨便調節。厚鏡片分束器的厚度是確定的，這就決定了探測光和參考光之間的距離不能隨便的輕易地改變。

第四，參考光與探測光之間的光強平衡不容易調節。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置，該裝置具有光路安排更加緊湊、靈活，使我們可以觀測到原子分子的精細能級結構的譜線。

本發明的技術解決方案如下：

一種飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置。

一種飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置，特點在于該裝置包括λ/2波片、第一偏振分束棱鏡、第一全反射鏡、第二全反射鏡、第三全反射鏡、一維位移平臺、第二偏振分束棱鏡、λ/4波片、樣品池和探測器，上述各元部件的位置關系如下：

所述的探測器包含第一光電探測器、第二光電探測器和一個減法器，第一光電探測器和第二光電探測器的輸出端經所述的減法器輸出；所述的第二全反射鏡置于所述的一維位移平臺上，以改變探測光和參考光之間的間距；

沿入射的線偏振的激光方向依次是λ/2波片、第一偏振分束棱鏡、樣品池、λ/4波片、第二偏振分束棱鏡和第三全反射鏡，所述的第三全反射鏡與入射光方向垂直,所述入射的線偏振光經第一偏振分束棱鏡分成透射光和反射光，分別稱為泵浦光和參考光，所述的泵浦光經所述的樣品池、λ/4波片和第二偏振分束棱鏡后垂直地入射在所述的第三全反射鏡上，經第三全反射鏡反射后，沿原路返回作為探測光，經所述的第二偏振分束棱鏡、λ/4波片、樣品池和第一偏振分束棱鏡反射進入所述的探測器的第一光電探測器；

在所述的第一偏振分束棱鏡的參考光方向依次設置與光路成45°的第一全反射鏡和第二全反射鏡，使所述的參考光經第一全反射鏡和第二全反射鏡反射后從所述的第二偏振分束棱鏡的另一方向，即與所述的泵浦光垂直的方向進入所述的第二偏振分束棱鏡，該參考光經第二偏振分束棱鏡反射后經所述的λ/4波片、樣品池和第一偏振分束棱鏡反射后進入所述的探測器的第二光電探測器；

經第一光電探測器探測的探測光和經第二光電探測器探測的參考光的光信號分別轉換成電壓信號后經所述的減法器相減后輸出，獲得飽和吸收消多普勒加寬譜線的電信號。

所述的λ/2波片具有轉動調節機構，以調節探測光和參考光的光強。

所述的λ/4波片具有轉動調節機構，以調節探測光和參考光的光強。

本發明的技術效果如下：

本發明飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置，克服了傳統上的一些缺點，具有以下幾點優勢：

第一，占用空間較小。由于泵浦光與探測光可以完全重合，所以整個系統基本上只受到鏡片等元器件的影響，不用再考慮探測光和泵浦光重合的角度問題。