[實用新型]一種原子移頻器

有效

• 申請號: 201220512865.2
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN202916565U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 陳麗清;陳冰;張凱;邊成玲;區澤宇;張衛平
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術領域

本實用新型涉及非線性光學和量子光學領域，尤其涉及一種原子移頻器。

背景技術

目前，低功率下高效的頻率轉換是非線性光學和量子光學領域的一個重要研究方向，這一高效率轉換在精密光譜和量子信息處理和存儲中有很廣泛的應用。由于在介質里面，非線性系數一般是比較小的，所以高效的轉化過程幾乎都是用高功率入射作用光場來實現。特別是在拉曼過程中，從入射拉曼光轉化為斯托克斯光場的效率非常低。提高轉化效率的傳統方法是用高精度的光學腔或者用受激拉曼的方法，但是這兩種方法的實現裝置很復雜。在最近的一段時間里面，很多國際上的研究小組報導可以通過相干的原子系綜來提高非線性的轉化率。但是目前已有的利用相干的原子系綜來提高非線性轉化率的方法也存在很多問題，那就是必須要另外的一束光場先在原子系綜里產生相干性，這種方法只能在脈沖的情況下運行。我們的移頻器是基于作用介質中的原子能級相干性和頻率移動轉換光場之間的相位關聯性和強度關聯性進行相干反饋的拉曼散射來實現高效的頻率移動。基于這個原理我們的移頻器可以實現了高達50％的轉化效率，而且頻率移頻很大，產生的頻率移動轉換光場可以是連續光場也可以是脈沖光場，在傳播方向上會自動與未轉換的入射光場空間分離。與之前的其它方案相比較，我們只需要更弱的入射拉曼光場(最低只需0.03W/cm²)，結構更加簡單，操作更加方便，可以輸出連續的強度十分穩定的轉化光場，可以自動空間分開轉化光場和入射拉曼光場。同時對比國際上使用最廣泛的移頻器(聲光調制器和電光調制器)，聲光調制器要移頻6.8GHz轉化率只有萬分之一。電光調制器雖然可以有較高的轉化率，但是它移率移動轉換光場和的入射光場的傳播方向是相同的，很難應用。

實用新型內容

本實用新型克服了現有技術中聲光調制器在移頻很大時效率很低以及電光調制器不能把移率移動轉換光場和入射光場空間分開等缺陷，提出了一種原子移頻器。本實用新型基于作用介質中的能級相干性和轉換光場之間強度關聯以及相位關聯對拉曼過程的相干反饋原理從而實現光場頻移，例如，以銣蒸氣原子系綜作為作用介質，基于相干反饋的拉曼過程實現光場頻移，本實用新型原子移頻器相對于一般的聲光調制器和電光調制器，效率高，而且可以實現很大頻率的頻移。本實用新型原子移頻器還具有輸出穩定、結構簡單緊湊、易于集成、自動空間分開頻移光和入射拉曼泵浦光等優點。

本實用新型提出了一種原子移頻器，包括：

第一光源；

第二光源；

極化分束器，其沿所述第一光源的光路設置；

第一反射鏡，其沿所述第二光源的光路設置；

第二反射鏡，其與所述極化分束器相對設置；

介質單元，其設置在所述極化分束器與所述第二反射鏡之間；

所述第一光源的光路經所述極化分束器折射至所述介質單元，所述第二光源的光路經所述第一反射鏡反射至所述介質單元中，所述第一光源的光路與所述第二光源的光路在所述介質單元中文叉重合，所形成的轉化光場和未轉化的第一光源的光場一起射入所述第二反射鏡中，并由所述第二反射鏡全部原路反射至所述介質單元、極化分束器中。

其中，所述第一光源與第二光源是半導體激光器。

其中，所述介質單元的作用介質為⁸⁷Rb原子系綜。

其中，所述第一光源的光路與所述第二光源的光路交叉重合的角度小于3°。

本實用新型原子移頻器，進一步包括磁屏蔽單元，其設置在所述介質單元的外圍。

其中，所述介質單元的外層鍍有石蠟。

利用本實用新型原子移頻器，基于作用介質中的能級相干性和轉換光場之間強度關聯以及相位關聯對拉曼過程的相干反饋原理，通過相干反饋的拉曼過程實現光場頻移，例如，利用⁸⁷Rb原子系綜作為作用介質，基于作用介質能級相干性和轉換光場之間相位關聯性和強度關聯性進行相干反饋拉曼散射實現了很大頻率的光場頻率移動，并且在移頻很大的時候轉換效率很高。例如，在-6.8GHz頻移時的轉換效率達到50％，在+6.8GHz頻移時的轉換效率達到30％。

本實用新型利用極化分束器(消光比1000∶1)來空間分開實驗需要的轉化光場和未轉換的入射拉曼光場，將轉化光場從相應方向射出，且射出的轉化光場的強度是連續且穩定的。

附圖說明

圖1是實現入射光紅移6.8GHz的原子能級和相應的光頻圖。

圖2是實現入射光藍移6.8GHz的原子能級和相應的光頻圖。

圖3是本實用新型原子移頻器的光路圖。