一種飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置，包括λ/2波片、第一偏振分束棱鏡、第一全反射鏡、第二全反射鏡、第三全反射鏡、第二偏振分束棱鏡、λ/4波片、樣品池和探測器，本發明專利技術使泵浦光和探測光的光束基本完全重合，可以獲得更高的信噪比；整個系統的空間尺度只受到光學器件和樣品池大小的限制，光路安排更加緊湊、靈活，使我們可以觀測到原子分子的精細能級結構的譜線。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及激光器，一種用于激光器穩頻系統中精確、穩定的鑒頻源的飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置。
技術介紹
在室溫下，由于原子分子的熱運動的速度很高，所以多普勒加寬成為譜線加寬的主要機制，使我們不能得到能反映其精細能級結構的譜線。飽和吸收消多普勒加寬譜，使我們可以觀測到原子分子的精細能級結構的譜線， 使我們能夠對原子分子的結構進行更深刻的認識。在激光器穩頻系統中，超精細能級結構譜線，被作為穩定、精確的頻率源，得到廣泛的應用。目前已經有專門商品化的獲得飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置在市場上出售，隨著科學技術的發展，這種裝置將會有著越來越廣的應用，越來越多的需求。為了消除多普勒飽和吸收背景，需用一束光強較強的泵浦光，使樣品中的原子分子處于激發態，產生飽和效應；一束與處于激發態的樣品相互作用的弱探測光；以及另一束與探測光光強大小相同的探測光通過相同的樣品，作為參考光。這兩束通過樣品的探測光和參考光光強信號，被探測器(減法器或者對管)接收，轉換為電壓信號，相減，這樣我們就可以得到一個下邊沿平坦的，多個尖銳峰的，飽和吸收消多普勒加寬的譜線。傳統的以厚鏡片分束器為主要元器件的傳統的三角形結構的光路系統，可以得到沒有多普勒本底的包含超精細能級結構的譜線，但是存在著以下幾個缺點第一，占用空間比較大。為了獲得高信噪比的信號，我們需要使泵浦光與探測光盡量的重合在一起，但是囿于三角形狀的光路結構，這就需要泵浦光和探測光之間的夾角非常的小，因此需要較大的空間。第二，信號的信噪比不高。泵浦光與探測光不能完全重合，所以有相當大的一部分原子沒有被泵浦或者沒被探測到。第三，探測光和參考光的距離固定，不能隨便調節。厚鏡片分束器的厚度是確定的，這就決定了探測光和參考光之間的距離不能隨便的輕易地改變。第四，參考光與探測光之間的光強平衡不容易調節。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置，該裝置具有光路安排更加緊湊、靈活，使我們可以觀測到原子分子的精細能級結構的譜線。本專利技術的技術解決方案如下一種飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置。一種飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置，特點在于該裝置包括λ /2波片、第一偏振分束棱鏡、第一全反射鏡、第二全反射鏡、第三全反射鏡、一維位移平臺、第二偏振分束棱鏡、λ/4波片、樣品池和探測器，上述各元部件的位置關系如下所述的探測器包含第一光電探測器、第二光電探測器和一個減法器，第一光電探測器和第二光電探測器的輸出端經所述的減法器輸出；所述的第二全反射鏡置于所述的一維位移平臺上，以改變探測光和參考光之間的間距；沿入射的線偏振的激光方向依次是λ/2波片、第一偏振分束棱鏡、樣品池、λ/4 波片、第二偏振分束棱鏡和第三全反射鏡，所述的第三全反射鏡與入射光方向垂直，所述入射的線偏振光經第一偏振分束棱鏡分成透射光和反射光，分別稱為泵浦光和參考光，所述的泵浦光經所述的樣品池、λ /4波片和第二偏振分束棱鏡后垂直地入射在所述的第三全反射鏡上，經第三全反射鏡反射后，沿原路返回作為探測光，經所述的第二偏振分束棱鏡、 λ /4波片、樣品池和第一偏振分束棱鏡反射進入所述的探測器的第一光電探測器；在所述的第一偏振分束棱鏡的參考光方向依次設置與光路成45°的第一全反射鏡和第二全反射鏡，使所述的參考光經第一全反射鏡和第二全反射鏡反射后從所述的第二偏振分束棱鏡的另一方向，即與所述的泵浦光垂直的方向進入所述的第二偏振分束棱鏡， 該參考光經第二偏振分束棱鏡反射后經所述的λ /4波片、樣品池和第一偏振分束棱鏡反射后進入所述的探測器的第二光電探測器；經第一光電探測器探測的探測光和經第二光電探測器探測的參考光的光信號分別轉換成電壓信號后經所述的減法器相減后輸出，獲得飽和吸收消多普勒加寬譜線的電信號。所述的λ /2波片具有轉動調節機構，以調節探測光和參考光的光強。所述的λ /4波片具有轉動調節機構，以調節探測光和參考光的光強。本專利技術的技術效果如下本專利技術飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置，克服了傳統上的一些缺點，具有以下幾點優勢第一，占用空間較小。由于泵浦光與探測光可以完全重合，所以整個系統基本上只受到鏡片等元器件的影響，不用再考慮探測光和泵浦光重合的角度問題。第二，信噪比更高。由于泵浦光與探測光基本上可以完全重合，所以它們相互重疊的區域更廣，因而可以獲得更好的信號。第三，探測光路和泵浦光路之間的距離可以靈活改變，不再受厚鏡片分束器的限制。第四，參考光與探測光之間的光強平衡更加容易調節。只要轉動λ/2波片I或者 λ/4波片8，就可以方便地調節后面的探測光與參考光的光強，從而獲得平坦的、銳利的消多普勒加寬的譜線。第五，方形光路系統占空間的小的優點，利于集成，利用飛秒微加工技術，將來有可能把整個系統集成在一個芯片上面(Opt. Lett. 28，1144-1146(2003)。附圖說明圖I是本專利技術飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置一個實施例的示意圖。具體實施方式以下結合實施例和附圖對本專利技術做進一步的說明，但不應以此限制本專利技術的保護范圍。先請參閱圖1，圖I是本專利技術飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置的實施例的示意圖。由圖可見，本專利技術飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置，包括λ/2波片I、第一偏振分束棱鏡2、第一全反射鏡3、第二全反射鏡4、第三全反射鏡6、一維位移平臺5、第二偏振分束棱鏡7、λ /4波片8、樣品池9和探測器10，上述各元部件的位置關系如下所述的探測器10包含第一光電探測器、第二光電探測器和一個減法器，第一光電探測器和第二光電探測器的輸出端經所述的減法器輸出；所述的第二全反射鏡4置于所述的一維位移平臺5上，以改變探測光和參考光之間的間距；沿入射的線偏振的激光方向依次是λ/2波片I、第一偏振分束棱鏡2、樣品池9、 入/4波片8、第二偏振分束棱鏡7和第三全反射鏡6,所述的第三全反射鏡6與入射光方向垂直，所述入射的線偏振光經第一偏振分束棱鏡2分成透射光和反射光,分別稱為泵浦光和參考光，所述的泵浦光經所述的樣品池9、λ /4波片8和第二偏振分束棱鏡7后垂直地入射在所述的第三全反射鏡6上，經第三全反射鏡6反射后，沿原路返回作為探測光，經所述的第二偏振分束棱鏡7、λ /4波片8、樣品池9和第一偏振分束棱鏡2反射進入所述的探測器10的第一光電探測器；在所述的第一偏振分束棱鏡2的參考光的光路上依次設置與光路成45°的第一全反射鏡3和第二全反射鏡4，使所述的參考光經第一全反射鏡3和第二全反射鏡4反射后從所述的第二偏振分束棱鏡7的另一方向，即與所述的泵浦光垂直的方向進入所述的第二偏振分束棱鏡7，該參考光經第二偏振分束棱鏡7反射后經所述的λ /4波片8、樣品池9和第一偏振分束棱鏡2反射后進入所述的探測器10的第二光電探測器；經第一光電探測器探測的探測光和經第二光電探測器探測的參考光的光信號分別轉換成電壓信號后經所述的減法器相減后輸出，獲得飽和吸收消多普勒加寬譜線的電信號。所述的λ /2波片I具有轉動調節機構，以調節泵浦光和參考光的光強。所述的λ /4波片8具有轉動調節機構，以調節探測光和參考光的光強。在安裝和調整光路時應注意I.首先保證激光光束沿一條直線傳播，放置λ /2波片I，然后放置第一偏振分束棱鏡2，使光束分成兩束垂直的光束，并且使通本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種飽和吸收消多普勒加寬譜線的裝置，特征在于該裝置包括λ/2波片（1）、第一偏振分束棱鏡（2）、第一全反射鏡（3）、第二全反射鏡（4）、一維位移平臺（5）、第三全反射鏡（6）、第二偏振分束棱鏡（7）、λ/4波片（8）、樣品池（9）和探測器（10），上述各元部件的位置關系如下：所述的探測器（10）包含第一光電探測器、第二光電探測器和一個減法器，第一光電探測器和第二光電探測器的輸出端經所述的減法器輸出；所述的第二全反射鏡（4）置于所述的一維位移平臺（5）上，以改變探測光和參考光之間的間距；沿入射的線偏振的激光方向依次是λ/2波片（1）、第一偏振分束棱鏡（2）、樣品池（9）、λ/4波片（8）、第二偏振分束棱鏡（7）和第三全反射鏡（6），所述的第三全反射鏡（6）與入射光方向垂直,所述入射的線偏振光經第一偏振分束棱鏡（2）分成透射光和反射光，分別稱為泵浦光和參考光，所述的泵浦光經所述的樣品池（9）、λ/4波片（8）和第二偏振分束棱鏡（7）后垂直地入射在所述的第三全反射鏡（6）上，經第三全反射鏡（6）反射后，沿原路返回作為探測光，經所述的第二偏振分束棱鏡（7）、λ/4波片（8）、樣品池（9）和第一偏振分束棱鏡（2）反射進入所述的探測器（10）的第一光電探測器；在所述的第一偏振分束棱鏡（2）的參考光方向依次設置與光路成45°的第一全反射鏡（3）和第二全反射鏡（4），使所述的參考光經第一全反射鏡（3）和第二全反射鏡（4）反射后從所述的第二偏振分束棱鏡（7）的另一方向，即與所述的泵浦光垂直的方向進入所述的第二偏振分束棱鏡（7），該參考光經第二偏振分束棱鏡（7）反射后經所述的λ/4波片（8）、樣品池（9）和第一偏振分束棱鏡（2）反射后進入所述的探測器（10）的第二光電探測器；經第一光電探測器探測的探測光和經第二光電探測器探測的參考光的光信號分別轉換成電壓信號后經所述的減法器相減后輸出，獲得飽和吸收消多普勒加寬譜線的電信號。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔國棟，李曉林，錢軍，王育竹，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：
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