[發(fā)明專利]一種高度集成化的新型法拉第反常色散原子濾光器結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103972781B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭弘;張建瑋;羅斌;尹龍飛;鐘雷
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;G02B27/28
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 劉東升

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于原子濾光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高度集成化的新型法拉第反常色散原子濾光器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的濾光器如干涉濾光片，其通帶寬度較寬，為10nm量級。而利用雙折射效應(yīng)做成的晶體濾光器，濾光帶寬與晶體厚度成反比，增加晶體厚度會縮小接收立體角并增加通帶內(nèi)損耗，窄帶寬和高透射率的要求難以同時得到滿足。又比如利用原子的超窄帶共振特性研制濾光器件，ARF(atom resonance filter，原子共振濾光器)，具有響應(yīng)速度慢和不能成像的缺點(diǎn)。而法拉第反常色散濾光器能從較強(qiáng)寬帶背景光中提取出微弱窄帶光信號，具有窄帶寬、高透射率、大視場角、較快的時間響應(yīng)度和較高的帶外噪聲抑制比等優(yōu)點(diǎn)，可運(yùn)用于自由空間光通信，水下光通信，深空光通信，遙感，激光雷達(dá)等領(lǐng)域。

然而，以往的法拉第反常色散原子濾光器往往存在這樣的問題：電源與濾光器分離，使用時需要額外的電源供電；不自帶溫度和磁場顯示設(shè)備，需要單獨(dú)使用溫度計和高斯計進(jìn)行測量；磁場大小無法調(diào)節(jié)，因而濾光器不具備調(diào)諧性能；濾光器氣室的加熱方式采用加熱帶進(jìn)行固定纏繞，使得更換氣室變得繁瑣。針對以上問題，目前迫切需要研發(fā)新型的濾光器結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種高度集成化的新型法拉第反常色散原子濾光器結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多問題。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高度集成化的新型法拉第反常色散原子濾光器結(jié)構(gòu)，所述濾光器為雙層式結(jié)構(gòu)，其上層包含電源模塊11、液晶顯示屏12以及電路模塊13，其下層為濾光器結(jié)構(gòu)的主體部分，包含：第一永磁鐵1、第二永磁鐵2、第一偏振片3、第二偏振片4、堿金屬原子蒸汽泡5、加熱裝置6、散熱窗口7及8、感溫器9、屏蔽罩10、第一步進(jìn)電機(jī)14、第二步進(jìn)電機(jī)15、第一通光孔16、第二通光孔17、氣泡夾持模塊18、高斯計探頭19；其中，

所述第一永磁鐵1及第二永磁鐵2為中心帶孔的圓柱體永磁體，所述第一永磁鐵1及第二永磁鐵2分別通過金屬圓柱豎直固定在濾光器底座上的可滑動部件上，所述第一永磁鐵1及第二永磁鐵2的直徑均設(shè)置為大于堿金屬原子蒸汽泡5的直徑；所述第一永磁鐵1的中心孔部分設(shè)置為可以透光，且中心孔設(shè)置為與濾光器一端的第一通光孔16；所述第二永磁鐵2的中心孔部分設(shè)置為可以透光，且中心孔設(shè)置為與濾光器另一端的第二通光孔17重合；所述第一永磁鐵1及第二永磁鐵2在放置過程中，保持互相平行，且處于相同高度，用于在軸向提供一平行磁場；所述第一永磁鐵1及第二永磁鐵2均通過螺紋、螺孔來與各自對應(yīng)的金屬圓柱進(jìn)行可拆卸地連接固定；

所述第一偏振片3、第二偏振片4分別放置在濾光器的兩端，其大小相同，放置高度相同，所述第一偏振片3設(shè)置于第一永磁鐵1的光路入射方向上，所述第二偏振片4設(shè)置于第二永磁鐵2的光路出射方向上；所述第一偏振片3、第二偏振片4豎直放置，相互保持平行；

所述堿金屬原子蒸汽泡5采用石英材料制作，通過氣泡夾持模塊18固定在濾光器中心，置于第一永磁鐵1、第二永磁鐵2之間，堿金屬原子蒸汽泡5兩端面分別與所在側(cè)的第一永磁鐵1或第二永磁鐵2的距離設(shè)置為相同；所述堿金屬原子蒸汽泡5水平放置，其中心軸線與第一永磁鐵1及第二永磁鐵2的中心軸線相重合；

所述加熱裝置6，其為加熱帶，與電路模塊13相連，在其中心部位處設(shè)置有散熱窗口7及8；該加熱帶設(shè)置于所述氣泡夾持模塊18與堿金屬原子蒸汽泡5相接觸的夾持面上；加熱時，通過所述氣泡夾持模塊18固定堿金屬原子蒸汽泡5，電路模塊13驅(qū)動氣泡夾持模塊18夾持面上加熱帶來對堿金屬原子蒸汽泡5加熱；所述加熱裝置6上的散熱窗口7及8用于使多余熱量從氣泡中心處散出，防止在堿金屬原子氣泡5兩平行端面出現(xiàn)凝結(jié)，從而影響系統(tǒng)透過率；

所述氣泡夾持模塊18，其包括兩根相同的支臂，分為第一支臂及第二支臂，所述兩根支臂上相同的位置處均設(shè)有通孔，通孔所處的位置位于支臂的三分之一至四分之一處之間，以所述兩根支臂各自的通孔作為連接點(diǎn)，通過螺栓連接的方式，所述兩根支臂交叉連接，形成一“剪刀狀”的結(jié)構(gòu)，且所述兩根支臂可繞連接點(diǎn)相互轉(zhuǎn)動；由此，將由連接點(diǎn)劃分的支臂的較長的一端定義為操作人員手持端，將由連接點(diǎn)劃分的支臂的較短的一端定義為汽泡夾持端，所述兩根支臂的汽泡夾持端另通過彈簧連接，且汽泡夾持端上形成與堿金屬原子氣泡5相接觸的夾持面，夾持面上設(shè)置加熱帶，由此通過彈簧的預(yù)緊力及操作人員的夾持力來固定堿金屬原子氣泡5，并通過加熱帶加熱汽泡；