[发明专利]光纤集成式饱和吸收谱装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种激光器稳频装置，属于高精度激光干涉测量领域，具体涉及一种光纤集成式碱金属原子饱和吸收谱激光稳频装置。

背景技术

激光稳频技术是激光物理学、光谱学和电子学高度结合的产物，是基础科学研究的重要工具，也是尖端科学的关键组成部分，在现代科学技术中发挥着越来越重要的作用。饱和吸收稳频是选用稳定度高且线宽窄的原子或分子的饱和吸收谱线作为参考频率,将激光频率锁定吸收线中心频率处，进一步提高激光器的频率稳定性。

对于一般的饱和吸收谱装置，大部分结构暴露在空气中，空气的温度、气压、湿度等的变化，将改变空气的折射率，进而导致腔频的变化，影响稳频精度。另外，空气光路结构的饱和吸收谱装置的光束质量差，而且整套装置需要安装在极稳定的光学平台上以消除环境的机械振动，这样的装置仅适合作为实验室装置，环境适应性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种不但可以避免空气指标对稳频精度的影响，实现激光频率的高稳定性，还可以提高光束质量，提高装置抗震性及环境适应性的光纤集成式饱和吸收谱装置。

本发明的目的是这样实现的：包括准直管1，在准直管1两端内分别密封安装第一光纤准直器3a和第一光纤准直器3b使得准直管1的中端部分隔离出一个独立的空间作为内气室6，还包括外气室2，准直管1的外壁与外气室2两端的内壁密封相连，内气室6周围刻有若干微结构小孔5使得内气室6与外气室2联通，内气室6与外气室2的内部填充有碱金属原子。

本发明还可以包括：

1、所述的准直管1、外气室2均由玻璃或石英材料制作而成。

2、所述的准直管1、第一光纤准直器3a以及第二光纤准直器3b的中心点均位于同一条直线上。

3、与第一光纤准直器3a和第二光纤准直器3b相连的第一尾纤4a和第一尾纤4b均为单模光纤。

本发明的基本原理是：假设原子具有二能级模型，在不存在泵浦光的情况下，由于原子对光的吸收，将得到具有多普勒增宽的透射谱，这是由于多普勒增宽远大于自然线宽。存在泵浦光的情况下，在原子共振线处会出现一个很窄的谱线，这是由于当激光器的频率等于原子共振频率时ν=ν₀，沿着与泵浦光束垂直方向运动的原子所感受的泵浦光频率与检测光频率相同，强泵浦光会将一部分原子泵浦至激发态，因此不再吸收检测光，当泵浦光足够强时，会产生恒定的零检测光吸收，达到“饱和”，因此称为饱和吸收谱。

本发明提供了一种应用于激光器稳频的装置——通过光纤集成式碱金属原子饱和吸收谱，不但避免了空气指标对稳频精度的影响，实现激光频率的高稳定性，还可以提高光束质量，提高装置抗震性及环境适应性。

本发明的优点是：一、光束质量好，没有其他杂散光的干扰，且全反射光线损失少；二、基于光纤集成式的饱和吸收谱装置，体积小，重量轻，且结构简单；三、该方法克服了空气光路结构的饱和吸收谱装置需要安装在极稳定的光学平台上以消除环境的机械振动的问题，抗震度高；四、光路大部分在真空中，避免了空气的温度、气压、湿度等的变化，改变了空气的折射率，进而影响稳频精度，环境适应性好。

附图说明

图1光纤集成式饱和吸收谱装置结构示意图；

图2基于光纤集成式饱和吸收谱装置的激光器稳频系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明进行详细的说明。

结合图1，本发明的光纤集成式饱和吸收谱装置包括准直管1、外气室2、光纤准直器。所述的准直管1、外气室2均由玻璃或石英材料制作而成，准直管1的外壁与外气室2两端的内壁密封相连。所述的光纤准直器3a和3b分别密封安装在准直管1两端内，使得准直管1的中端部分隔离出一个独立的空间作为内气室6。所述的内气室6周围刻有若干微结构小孔5，使得内气室6与外气室2联通，内气室6与外气室2的内部均为真空状态后在内气室6以及外气室2的内部填充碱金属原子。所述的准直管1、光纤准直器3a以及光纤准直器3b的中心点均位于通一条直线上。所述的光纤准直器3a和光纤准直器3b的尾纤4a和4b均为单模光纤。