[实用新型]一种原子移频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及非线性光学和量子光学领域，尤其涉及一种原子移频器。

背景技术

目前，低功率下高效的频率转换是非线性光学和量子光学领域的一个重要研究方向，这一高效率转换在精密光谱和量子信息处理和存储中有很广泛的应用。由于在介质里面，非线性系数一般是比较小的，所以高效的转化过程几乎都是用高功率入射作用光场来实现。特别是在拉曼过程中，从入射拉曼光转化为斯托克斯光场的效率非常低。提高转化效率的传统方法是用高精度的光学腔或者用受激拉曼的方法，但是这两种方法的实现装置很复杂。在最近的一段时间里面，很多国际上的研究小组报导可以通过相干的原子系综来提高非线性的转化率。但是目前已有的利用相干的原子系综来提高非线性转化率的方法也存在很多问题，那就是必须要另外的一束光场先在原子系综里产生相干性，这种方法只能在脉冲的情况下运行。我们的移频器是基于作用介质中的原子能级相干性和频率移动转换光场之间的相位关联性和强度关联性进行相干反馈的拉曼散射来实现高效的频率移动。基于这个原理我们的移频器可以实现了高达50％的转化效率，而且频率移频很大，产生的频率移动转换光场可以是连续光场也可以是脉冲光场，在传播方向上会自动与未转换的入射光场空间分离。与之前的其它方案相比较，我们只需要更弱的入射拉曼光场(最低只需0.03W/cm²)，结构更加简单，操作更加方便，可以输出连续的强度十分稳定的转化光场，可以自动空间分开转化光场和入射拉曼光场。同时对比国际上使用最广泛的移频器(声光调制器和电光调制器)，声光调制器要移频6.8GHz转化率只有万分之一。电光调制器虽然可以有较高的转化率，但是它移率移动转换光场和的入射光场的传播方向是相同的，很难应用。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中声光调制器在移频很大时效率很低以及电光调制器不能把移率移动转换光场和入射光场空间分开等缺陷，提出了一种原子移频器。本实用新型基于作用介质中的能级相干性和转换光场之间强度关联以及相位关联对拉曼过程的相干反馈原理从而实现光场频移，例如，以铷蒸气原子系综作为作用介质，基于相干反馈的拉曼过程实现光场频移，本实用新型原子移频器相对于一般的声光调制器和电光调制器，效率高，而且可以实现很大频率的频移。本实用新型原子移频器还具有输出稳定、结构简单紧凑、易于集成、自动空间分开频移光和入射拉曼泵浦光等优点。

本实用新型提出了一种原子移频器，包括：

第一光源；

第二光源；

极化分束器，其沿所述第一光源的光路设置；

第一反射镜，其沿所述第二光源的光路设置；

第二反射镜，其与所述极化分束器相对设置；

介质单元，其设置在所述极化分束器与所述第二反射镜之间；

所述第一光源的光路经所述极化分束器折射至所述介质单元，所述第二光源的光路经所述第一反射镜反射至所述介质单元中，所述第一光源的光路与所述第二光源的光路在所述介质单元中文叉重合，所形成的转化光场和未转化的第一光源的光场一起射入所述第二反射镜中，并由所述第二反射镜全部原路反射至所述介质单元、极化分束器中。

其中，所述第一光源与第二光源是半导体激光器。

其中，所述介质单元的作用介质为⁸⁷Rb原子系综。

其中，所述第一光源的光路与所述第二光源的光路交叉重合的角度小于3°。

本实用新型原子移频器，进一步包括磁屏蔽单元，其设置在所述介质单元的外围。

其中，所述介质单元的外层镀有石蜡。

利用本实用新型原子移频器，基于作用介质中的能级相干性和转换光场之间强度关联以及相位关联对拉曼过程的相干反馈原理，通过相干反馈的拉曼过程实现光场频移，例如，利用⁸⁷Rb原子系综作为作用介质，基于作用介质能级相干性和转换光场之间相位关联性和强度关联性进行相干反馈拉曼散射实现了很大频率的光场频率移动，并且在移频很大的时候转换效率很高。例如，在-6.8GHz频移时的转换效率达到50％，在+6.8GHz频移时的转换效率达到30％。

本实用新型利用极化分束器(消光比1000∶1)来空间分开实验需要的转化光场和未转换的入射拉曼光场，将转化光场从相应方向射出，且射出的转化光场的强度是连续且稳定的。

附图说明

图1是实现入射光红移6.8GHz的原子能级和相应的光频图。

图2是实现入射光蓝移6.8GHz的原子能级和相应的光频图。

图3是本实用新型原子移频器的光路图。