[发明专利]一种高度集成化的新型法拉第反常色散原子滤光器结构

说明书

技术领域

本发明属于原子滤光技术领域，具体涉及一种高度集成化的新型法拉第反常色散原子滤光器结构。

背景技术

传统的滤光器如干涉滤光片，其通带宽度较宽，为10nm量级。而利用双折射效应做成的晶体滤光器，滤光带宽与晶体厚度成反比，增加晶体厚度会缩小接收立体角并增加通带内损耗，窄带宽和高透射率的要求难以同时得到满足。又比如利用原子的超窄带共振特性研制滤光器件，ARF(atom resonance filter，原子共振滤光器)，具有响应速度慢和不能成像的缺点。而法拉第反常色散滤光器能从较强宽带背景光中提取出微弱窄带光信号，具有窄带宽、高透射率、大视场角、较快的时间响应度和较高的带外噪声抑制比等优点，可运用于自由空间光通信，水下光通信，深空光通信，遥感，激光雷达等领域。

然而，以往的法拉第反常色散原子滤光器往往存在这样的问题：电源与滤光器分离，使用时需要额外的电源供电；不自带温度和磁场显示设备，需要单独使用温度计和高斯计进行测量；磁场大小无法调节，因而滤光器不具备调谐性能；滤光器气室的加热方式采用加热带进行固定缠绕，使得更换气室变得繁琐。针对以上问题，目前迫切需要研发新型的滤光器结构。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种高度集成化的新型法拉第反常色散原子滤光器结构，以克服现有技术中存在的诸多问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种高度集成化的新型法拉第反常色散原子滤光器结构，所述滤光器为双层式结构，其上层包含电源模块11、液晶显示屏12以及电路模块13，其下层为滤光器结构的主体部分，包含：第一永磁铁1、第二永磁铁2、第一偏振片3、第二偏振片4、碱金属原子蒸汽泡5、加热装置6、散热窗口7及8、感温器9、屏蔽罩10、第一步进电机14、第二步进电机15、第一通光孔16、第二通光孔17、气泡夹持模块18、高斯计探头19；其中，

所述第一永磁铁1及第二永磁铁2为中心带孔的圆柱体永磁体，所述第一永磁铁1及第二永磁铁2分别通过金属圆柱竖直固定在滤光器底座上的可滑动部件上，所述第一永磁铁1及第二永磁铁2的直径均设置为大于碱金属原子蒸汽泡5的直径；所述第一永磁铁1的中心孔部分设置为可以透光，且中心孔设置为与滤光器一端的第一通光孔16；所述第二永磁铁2的中心孔部分设置为可以透光，且中心孔设置为与滤光器另一端的第二通光孔17重合；所述第一永磁铁1及第二永磁铁2在放置过程中，保持互相平行，且处于相同高度，用于在轴向提供一平行磁场；所述第一永磁铁1及第二永磁铁2均通过螺纹、螺孔来与各自对应的金属圆柱进行可拆卸地连接固定；

所述第一偏振片3、第二偏振片4分别放置在滤光器的两端，其大小相同，放置高度相同，所述第一偏振片3设置于第一永磁铁1的光路入射方向上，所述第二偏振片4设置于第二永磁铁2的光路出射方向上；所述第一偏振片3、第二偏振片4竖直放置，相互保持平行；

所述碱金属原子蒸汽泡5采用石英材料制作，通过气泡夹持模块18固定在滤光器中心，置于第一永磁铁1、第二永磁铁2之间，碱金属原子蒸汽泡5两端面分别与所在侧的第一永磁铁1或第二永磁铁2的距离设置为相同；所述碱金属原子蒸汽泡5水平放置，其中心轴线与第一永磁铁1及第二永磁铁2的中心轴线相重合；

所述加热装置6，其为加热带，与电路模块13相连，在其中心部位处设置有散热窗口7及8；该加热带设置于所述气泡夹持模块18与碱金属原子蒸汽泡5相接触的夹持面上；加热时，通过所述气泡夹持模块18固定碱金属原子蒸汽泡5，电路模块13驱动气泡夹持模块18夹持面上加热带来对碱金属原子蒸汽泡5加热；所述加热装置6上的散热窗口7及8用于使多余热量从气泡中心处散出，防止在碱金属原子气泡5两平行端面出现凝结，从而影响系统透过率；

所述气泡夹持模块18，其包括两根相同的支臂，分为第一支臂及第二支臂，所述两根支臂上相同的位置处均设有通孔，通孔所处的位置位于支臂的三分之一至四分之一处之间，以所述两根支臂各自的通孔作为连接点，通过螺栓连接的方式，所述两根支臂交叉连接，形成一“剪刀状”的结构，且所述两根支臂可绕连接点相互转动；由此，将由连接点划分的支臂的较长的一端定义为操作人员手持端，将由连接点划分的支臂的较短的一端定义为汽泡夹持端，所述两根支臂的汽泡夹持端另通过弹簧连接，且汽泡夹持端上形成与碱金属原子气泡5相接触的夹持面，夹持面上设置加热带，由此通过弹簧的预紧力及操作人员的夹持力来固定碱金属原子气泡5，并通过加热带加热汽泡；