[發明專利]一種1.5μm波段的偏振泵浦原子濾光器

無效

• 申請號: 201410219335.2
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103969842A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 郭弘;張建瑋;羅斌;尹龍飛;鐘雷
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉東升

技術領域

本發明屬于原子濾光技術領域，具體涉及一種1.5μm波段的偏振泵浦原子濾光器。

背景技術

傳統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損耗，窄帶寬和高透射率的要求難以同時得到滿足。此外，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)，具有響應速度慢和不能成像的缺點。

1991年，一種新型的原子濾光器--FADOF(Faraday anomalous dispersion optical filter，法拉第反常色散濾光器)被研制出來，該類型濾光器利用法拉第反常色散效應進行工作。線偏振光在加有恒定縱向磁場的原子蒸汽中傳播時，由于原子吸收線在磁場作用下發生分裂，對于左旋圓偏振(LCP)光和右旋圓偏振(RCP)光有不同的吸收和色散效應，造成原線偏振光偏振面會發生旋轉，這即是法拉第反常色散效應。法拉第反常色散濾光器主要由兩個正交的偏振片和置于縱向磁場中的原子汽室組成。其中，第一個偏振片的作用是起偏，第二個偏振片的作用是檢偏。法拉第反常色散效應使通帶內的信號光偏振面發生旋轉，改變溫度和磁場可控制旋轉的角度，使通帶內的信號光能夠最大限度的透過第二個偏振片，而帶外信號偏振面不變，于是被正交的偏振片消除。法拉第反常色散濾光器能從較強寬帶背景光中提取出微弱窄帶光信號，與傳統濾光器相比，具有窄帶寬、高透射率、大視場角、較快的時間響應度和較高的帶外噪聲抑制比等優點，可運用于自由空間光通信，水下光通信，深空光通信，遙感，激光雷達等領域。

然而，FADOF需工作在磁場條件下，磁場可由永磁體或者電磁鐵提供。直到1995年，一種不要磁場的原子濾光器被提出來了，即偏振泵浦原子濾光器。這種新式原子濾光器的一大特點是不需要外加磁場，只是利用特定偏振狀態的抽運光促使堿金屬原子基態或者激發態磁子能級上產生原子數差。而磁子能級上的原子數差又會使得堿金屬原子蒸汽具有圓雙折射性，進而對入射光產生旋光作用。

由此，針對該類新型原子濾光器的研究，實現無須磁場環境下的濾光作用，目前已日益成為重點項目方向。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：提供一種工作于1.5μm通信波段且不需要磁場的新型原子濾光器。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種1.5μm波段的偏振泵浦原子濾光器，所述偏振泵浦原子濾光器配套設置有用于檢測濾光效果的1.5μm激光源12，所述1.5μm激光源12為可調諧的1.5μm激光源，用以產生波長連續變化的1.5μm信號光，從而檢測一段連續波長范圍內信號光的透射情況；

所述偏振泵浦原子濾光器包括：在780nm泵浦光方向上的可調諧的780nm半導體激光器1、第一激光隔離器2、780nm的四分之一波片3、耦合用二向色性鏡片4、Rb原子蒸汽泡7；以及1.5μm激光方向上的孔徑光闌9、起偏鏡5、檢偏鏡8以及光電探測器6；

在780nm泵浦光方向上，

所述可調諧的780nm半導體激光器1，其用于提供Rb⁸⁷基態5S_1/2到目標激發態5P_3/2的780nm泵浦光，其通過穩頻模塊將激光波長鎖定在泵浦效率最大的位置處；

所述第一激光隔離器2，其設置于所述780nm半導體激光器1的出射路徑上，用于確保780nm泵浦光信號單向透過，隔斷后級光學器件上反射回來的光信號，避免光反饋對半導體激光器工作模式的影響，造成工作不穩定；

所述780nm的四分之一波片3，其設置于所述第一激光隔離器2透射780nm泵浦光信號后的出射路徑上，其用于利用四分之一波片的特性，將入射光信號的左旋圓偏振分量和右旋圓偏振分量分別轉變為波片主軸和副軸成±45°角方向上的線偏振光；

所述耦合用二向色性鏡片4，其設置于所述四分之一波片3與Rb原子蒸汽泡7之間，并設置為對1.5μm光高反射，對780nm光高透射，用于在把780nm泵浦光引入濾光器光路的同時減小信號光的損失；

所述Rb原子蒸汽泡7，泡采用石英材料制作，其接收所述1.5μm激光源12的1.5μm激光以及780nm半導體激光器1的780nm泵浦光；Rb原子蒸汽泡7通過接收來自780nm半導體激光器1的780nm泵浦光，通過偏振泵浦效應使得共振能級附近的光信號偏振方向發生偏轉；