[實用新型]偏振可調的激光擴束準直器

有效

• 申請號: 201921334237.8
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN210776055U
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 賈森;王先華;蔡勇;解來運
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02B27/30;G02B27/09;H01S3/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王凱敏

為了克服現有擴束準直器對輸入激光束的偏振不能精確調節和保持的缺陷，本實用新型提供了一種用于磁光阱、光學阱及其它結構冷原子物理實驗系統的偏振可調的激光擴束準直器，在光路中設置了偏振軸均可獨立精密調節的偏振棱鏡和玻片，可以對保偏光纖輸入的光束的偏振態進行精確調節和保持，減小了激光功率的起伏，消除了保偏光纖引起的出射光束的偏振態變化，滿足了高質量超冷原子制備的要求。

技術領域

本實用新型涉及一種能將光纖傳輸的激光轉換為大直徑平行激光束的偏振可調的激光擴束準直器，這種激光擴束準直器產生的激光束用于產生原子數量大、數目穩定且溫度超低的冷原子團，可用于冷原子物理實驗系統。

背景技術

在冷原子物理實驗以及以冷原子作為工作介質的儀器設備中，獲得所包含的原子數量穩定的超低溫原子團是需要解決的首要技術問題。目前獲得超冷原子的最有效的方法是采用激光束和原子相互作用來制備超冷原子，根據激光冷卻理論，常見的激光冷卻原子的方法以光學阱和磁光阱兩種為主，這兩種方式都通過偏振梯度冷卻的方法產生超冷原子，但光學阱方式不需要外加一個梯度磁場(采用一對反亥姆霍茲線圈產生)，只需要將三對準直對射且偏振相互正交的(線⊥線偏振光)線偏振激光束匯聚于充滿熱原子蒸汽的真空倉中即可在光束匯聚處獲得冷原子團；磁光阱方式所使用的三對準直對射的激光束的偏振態為圓偏振正交(σ+-σ)，該方法還需要外加一個梯度磁場來俘獲冷原子團(參見：J.Dalibard andC.Cohen-Tannoudji，J.Opt.Soc.Am.B，Vol.6， No.11，November1989)。然而無論采用哪種阱，一個重要的前提是阱系統中的激光束的橫截面上的偏振態分布應非常均勻，同時光束直徑應足夠大且是嚴格的平行光束，只有如此才能從阱中獲得原子數量多且溫度低的高質量超冷原子云。通常情況下，用于冷原子制備的激光系統產生的激光在最終進入磁光阱、光學阱系統前，要首先經過分束器分為六束，再由六根保偏光纖分別輸入六個擴束準直器形成平行光束后再進入磁光阱或光學阱，因此激光擴束準直器的性能與所制備的冷原子團的質量直接相關，然而，現有的激光擴束準直器存在以下不足：

1)現有的保偏光纖輸入型擴束準直器中光路中只有玻片能轉動，因此輸入激光束的偏振不能被精確調節和保持，從而使得輸出激光束的功率和偏振態會隨環境變化而顯著改變，對產生原子數穩定的超低溫冷原子團非常不利。

2)現有擴束準直器長度大，是阻礙了整個冷原子物理系統的小型化的主要因素之一。

3)現有擴束準直器一般通過六維調整架與光纖連接，并調整導入激光束的位置和指向，六維調整架容易受到外界環境的振動影響，使激光束的輸入位置參數改變，從而影響了所制備的冷原子團質量，進而降低了整個冷原子物理系統的可靠性。

實用新型內容

為了克服現有擴束準直器對輸入激光束的偏振不能精確調節和保持的缺陷，本實用新型提供了一種用于磁光阱、光學阱及其它結構冷原子物理實驗系統的偏振可調的激光擴束準直器，本實用新型可以對激光束的準直特性和偏振特性進行精確調節，滿足高質量冷原子團制備的需要，此外還具有體積小，可靠性好的特點。

本實用新型的技術解決方案如下：

偏振可調的激光擴束準直器，包括鏡筒以及沿激光傳輸方向依次設置的激光輸入準直系統、偏振調節系統和擴束系統；

偏振調節系統和擴束系統設置在鏡筒內；

其特殊之處在于：

偏振調節系統包括旋轉支持基座、沿光束傳播路徑依次設置的偏振棱鏡和玻片；偏振棱鏡用于對所述激光輸入準直系統輸出的準直激光進行偏振態調節；

旋轉支持基座為中心具有圓形通光孔的圓柱，圓柱的兩個端面上均設有圓形凹槽，圓柱的側壁上兩個相對位置處內凹呈形狀對稱的弧面；