[發(fā)明專利]一種光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的自動(dòng)優(yōu)化濾波系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010540529.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111596395B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李淑靜;徐忠孝;王海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B5/28
• 分類號(hào): G02B5/28
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽(yáng)陽(yáng)

本發(fā)明涉及一種光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的自動(dòng)優(yōu)化濾波系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括：光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具、溫度控制系統(tǒng)、光功率取樣裝置和反饋控制裝置；光功率取樣裝置用于采集光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的輸入功率值和輸出功率值；光功率取樣裝置的輸出端與反饋控制裝置的輸入端連接，反饋控制裝置的輸出端與控溫儀的溫度配置端連接。反饋控制裝置將所述光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的輸入功率值和輸出功率值轉(zhuǎn)化為光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的當(dāng)前透過(guò)率，并根據(jù)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的當(dāng)前透過(guò)率及透過(guò)率隨溫度的變化狀態(tài)確定出控制電壓，并將控制電壓發(fā)送至控溫儀，控溫儀將控制電壓轉(zhuǎn)化為設(shè)定溫度，并將控溫爐的溫度控制在設(shè)定溫度。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了濾波系統(tǒng)的透過(guò)率的自動(dòng)優(yōu)化和長(zhǎng)時(shí)間保持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及濾波領(lǐng)域，特別是涉及一種光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的自動(dòng)優(yōu)化濾波系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常要對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾。最常用的濾波方法是干涉濾波片，但是商用干涉濾波片的帶寬很寬，一般在1nm以上。在很多量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)中需要窄帶的濾波系統(tǒng)。比如在制備糾纏光子對(duì)和光學(xué)“薛定諤”貓態(tài)的過(guò)程中，需要將參量振蕩器輸出的多縱模下轉(zhuǎn)換光場(chǎng)通過(guò)窄帶濾波實(shí)現(xiàn)單縱模輸出，參量振蕩器的自由光譜區(qū)在GHz量級(jí)，濾波系統(tǒng)的線寬要求在百M(fèi)Hz量級(jí)。在光與原子相互作用的實(shí)驗(yàn)中，也需要窄帶濾波系統(tǒng)，將相鄰躍遷能級(jí)產(chǎn)生的噪聲濾掉。

窄帶濾波系統(tǒng)一般用光學(xué)腔或光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具來(lái)實(shí)施。若使用光學(xué)腔濾波，需將光學(xué)腔鎖定到待濾光場(chǎng)的頻率上。同時(shí)為了保證光學(xué)腔的透過(guò)率，還需要對(duì)待濾光場(chǎng)和濾波腔的模式進(jìn)行匹配。相比較光學(xué)腔，光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的光路調(diào)節(jié)較為簡(jiǎn)單，待濾光場(chǎng)不需要模匹配，只要入射光是準(zhǔn)勻直光束就可保持高的透過(guò)率，光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具與待濾光場(chǎng)的共振通過(guò)調(diào)節(jié)其溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具配置有一套控溫系統(tǒng)，光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的溫度由控溫儀的設(shè)定溫度決定。調(diào)節(jié)控溫儀的設(shè)定溫度，對(duì)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的透過(guò)率進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)透過(guò)率達(dá)到峰值，即說(shuō)明光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具與待濾光場(chǎng)實(shí)現(xiàn)共振。目前光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具透過(guò)率的優(yōu)化還處于手動(dòng)調(diào)節(jié)，具體方法為：首先將功率計(jì)放置在光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具輸入端口測(cè)得輸入光場(chǎng)的功率；然后將功率計(jì)放置在光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的輸出端測(cè)量透過(guò)功率；手動(dòng)改變控溫儀的設(shè)定溫度，待光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具熱平衡后，觀察透過(guò)功率值；經(jīng)過(guò)重復(fù)多次改變?cè)O(shè)定溫度，使光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的透過(guò)功率達(dá)到最佳值，假定入射功率不變，我們即認(rèn)為光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的透過(guò)率達(dá)到最佳值。

現(xiàn)有光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具濾波系統(tǒng)的缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：1.通過(guò)手動(dòng)改變控溫儀的設(shè)定溫度來(lái)調(diào)節(jié)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的透過(guò)率，需要反復(fù)多次調(diào)節(jié)溫度將透過(guò)率優(yōu)化到最高，工作量很大，消耗時(shí)間長(zhǎng)。2.手動(dòng)優(yōu)化光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具透過(guò)率用時(shí)較長(zhǎng)，如果在這期間光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的輸入光的頻率或功率發(fā)生了變化，導(dǎo)致透過(guò)功率也隨之改變。操作者誤以為這種改變是由光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的溫度改變引起的，造成溫度優(yōu)化方向的錯(cuò)誤判斷，使其偏離共振溫度點(diǎn)。3.由于光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具控溫爐的熱沉較大，環(huán)境溫度的變化會(huì)影響光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的實(shí)際溫度，使透過(guò)率降低，不能長(zhǎng)時(shí)間保持在峰值處。4.在很多實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，單一個(gè)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具不能達(dá)到濾波要求，需要多個(gè)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具級(jí)聯(lián)來(lái)搭建濾波系統(tǒng)。在這種情況下，需要從前到后對(duì)每個(gè)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的透過(guò)率進(jìn)行逐一優(yōu)化，不能同時(shí)調(diào)節(jié)，消耗時(shí)間非常長(zhǎng)，且要求待濾光場(chǎng)的頻率和功率有好的穩(wěn)定性。綜上，目前已有的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具濾波系統(tǒng)透過(guò)率優(yōu)化過(guò)程繁瑣、費(fèi)工、耗時(shí)，透過(guò)率受環(huán)境影響明顯、工作狀態(tài)不夠穩(wěn)定，光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具濾波系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)透過(guò)率的自動(dòng)優(yōu)化和長(zhǎng)時(shí)間保持。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的自動(dòng)優(yōu)化濾波系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)濾波系統(tǒng)的透過(guò)率的自動(dòng)優(yōu)化和長(zhǎng)時(shí)間保持。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的自動(dòng)優(yōu)化濾波系統(tǒng)，包括：光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具、溫度控制系統(tǒng)、光功率取樣裝置和反饋控制裝置；

所述溫度控制系統(tǒng)包括控溫爐與控溫儀；所述控溫儀用于將所述控溫爐控制為設(shè)定溫度；

所述光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具放置在所述控溫爐中，待濾波光束依次穿過(guò)所述控溫爐的第一側(cè)壁、所述光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具以及所述控溫爐的第二側(cè)壁進(jìn)行濾波；