[實用新型]V型能級結(jié)構(gòu)原子的速度轉(zhuǎn)移激光光譜測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320890117.2
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN203630039U
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 凌俐;畢崗
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)城市學(xué)院
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務(wù)所有限公司 33214
• 代理人: 王曉峰

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于激光光譜和激光穩(wěn)頻技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種V型能級結(jié)構(gòu)原子的速度轉(zhuǎn)移激光光譜測量實現(xiàn)方法，可應(yīng)用于多波長激光穩(wěn)頻。

背景技術(shù)

目前的激光光譜和激光穩(wěn)頻技術(shù)領(lǐng)域，常用原子飽和吸收激光光譜、原子偏振極化譜、塞曼外磁場調(diào)制譜等技術(shù)和實現(xiàn)方法進(jìn)行原子能級結(jié)構(gòu)的高精密測量、激光穩(wěn)頻等應(yīng)用。具體就是利用光電探測器收集到原子、分子或離子等各種介質(zhì)與激光相應(yīng)的量子躍遷能級間對外界激光相應(yīng)的波長的吸收譜信號，記錄數(shù)據(jù)得到。

在激光頻率穩(wěn)定和鎖定的應(yīng)用上，將測量到的誤差電信號，通過電放大和濾波，驅(qū)動激光器電子線路的頻率控制反饋單元。所述頻率控制反饋單元主要包括激光器的電流源、控制激光腔長的壓電陶瓷電壓。

對于V型能級結(jié)構(gòu)的原子，一般都是利用多普勒譜或飽和吸收譜來實現(xiàn)譜的測量，這樣的技術(shù)對于振子強(qiáng)度很低的能級信號非常微弱，直接測量的信噪比往往較低。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：針對上述現(xiàn)有技術(shù)中利用多普勒譜或飽和吸收譜測量V型能級結(jié)構(gòu)原子的激光光譜信噪比太低，提供一種V型能級結(jié)構(gòu)原子的速度轉(zhuǎn)移激光光譜測量裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種V型能級結(jié)構(gòu)原子的速度轉(zhuǎn)移激光光譜測量裝置，包括有第一激光器、第二激光器，第一二向色鏡、第二二向色鏡、第一光電探測器、第二光電探測器和一個全反射鏡；所述的第一激光器發(fā)出的激光經(jīng)過第一二向色鏡時分為兩束，一束依次透射過第一二向色鏡和第二二向色鏡，最后到達(dá)第一光電探測器；另一束由第一二向色鏡反射產(chǎn)生再經(jīng)過全反射鏡反射后到達(dá)第二光電探測器；所述的第二激光器發(fā)出的激光經(jīng)過第二二向色鏡反射后沿著第一激光器發(fā)出激光的光路到達(dá)第一二向色鏡；在全反射鏡射向第二光電探測器的光路上設(shè)置自然態(tài)的被測原子樣品，在第一二向色鏡、第二二向色鏡之間的光路上設(shè)置純同位素的被測原子樣品。

作為優(yōu)選方案：所述的第一激光器為780nm外腔半導(dǎo)體激光器，功率為20uW，所述的第二激光器為420nm外腔半導(dǎo)體激光器，功率為8mW，所述的第一激光器、第二激光器光束直徑為2mm，線寬小于1MHz，連續(xù)調(diào)諧大于10GHz；所述的第一二向色鏡、第二二向色鏡均為HT780nm，HR420nm型二向色鏡。

作為優(yōu)選方案：所述的自然態(tài)的被測原子樣品為包含自然成分⁸⁵Rb和⁸⁷Rb的銣原子蒸汽泡；所述的純同位素的被測原子樣品為僅包含純⁸⁷Rb的銣原子蒸汽泡。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型利用了兩個不同波長激光器分別與V型能級結(jié)構(gòu)的原子高激發(fā)態(tài)弱振子強(qiáng)度躍遷線、以及低激發(fā)態(tài)躍遷線頻率對應(yīng)，激發(fā)高激發(fā)態(tài)的激光其頻率穩(wěn)定可調(diào)，但不需要飽和譜那樣掃頻。與低激發(fā)態(tài)對應(yīng)激光用作探測光，通過原子樣品后由光電探測器記錄數(shù)據(jù)。

本實用新型所實現(xiàn)的原子速度轉(zhuǎn)移激光光譜測量具有亞多普勒的特征，而且可以消除傳統(tǒng)飽和吸收譜中的多余交叉峰，并且能夠?qū)⒌图ぐl(fā)態(tài)和高激發(fā)態(tài)原子譜同時測量出來。

基于本實用新型的V型能級結(jié)構(gòu)原子、分子、離子能級躍遷的速度轉(zhuǎn)移激光譜非常有特色，與已有的各種光譜技術(shù)都不同，可以應(yīng)用于多波長激光穩(wěn)頻，具有重要的應(yīng)用價值。

本實用新型適用于銣原子、銫原子等堿金屬原子等對應(yīng)的基態(tài)與第一、第二激發(fā)態(tài)之間的躍遷能級來實現(xiàn)V型能級結(jié)構(gòu)原子的速度轉(zhuǎn)移激光光譜，也適用于堿土金屬鈣、鍶等原子來實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本實用新型V型能級結(jié)構(gòu)原子的速度轉(zhuǎn)移激光光譜測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是應(yīng)用本實用新型實施例的V型能級結(jié)構(gòu)原子的速度轉(zhuǎn)移激光光譜實施效果示意圖。

圖1中：1、第一激光器；2、第一二向色鏡；3、純⁸⁷Rb的銣原子蒸汽泡；4、第二二向色鏡；5、第二激光器；6、第一光電探測器；7、全反射鏡；8、包含自然成分⁸⁵Rb和⁸⁷Rb的銣原子蒸汽泡；9、第二光電探測器。

具體實施方式

下面通過結(jié)合附圖，對本實用新型的實施方式作進(jìn)一步說明。

實施例1