[发明专利]基于双光子超精细能级光谱的激光频率锁定装置及方法

权利要求书

1.一种基于双光子超精细能级光谱的激光频率锁定装置，其特征在于：包括半导体激光器(1)、顺次位于半导体激光器(1) 激光出射光路上的激光隔离器(2)、第一半玻片(3)及第一偏振分束棱镜(4)；沿着第一偏振分束棱镜(4)激光的透射光路顺次设有第一凸透镜(6)、第二凸透镜(7)、第二半波片(8)和第二偏振分束棱镜(9)；第二偏振分束棱镜(9)的透射光路上依次有第一平凸镜（10）、凹透镜（11）及声光调制器(12)；所述凹透镜（11）的凹面朝向声光调制器(12)；声光调制器(12)信号输入端连接有信号发生器(18)，声光调制器(12)的出射光路上依次设有四分之一玻片(13)、第二平凸镜(14)、遮光片(15)；第二平凸镜(14)的透射光路上还设有能够将声光调制器(12)出射的正/负一级衍射光反射回声光调制器(12)的第一全反射镜（16）；第二偏振分束棱镜（9）的反射光路上依次设有第二全反射镜（19）、第四全反射镜（36）及第三全反射镜（35）；还包括一个出射光路与第三全反射镜（35）的反射光路反向共线的飞秒激光器（20）；第三全反射镜（35）与飞秒激光器（20）之间设有内设碱金属原子蒸汽室（22）的金属磁屏蔽罩（23）；金属磁屏蔽罩（23）的一侧开有激光第一入射口，另一侧开有激光第二入射口；第三全反射镜（35）的反射光与飞秒激光器（20）的出射光分别经激光第一、第二入射口进入金属磁屏蔽罩（23）并反向共线作用于碱金属原子蒸汽室（22）；金属磁屏蔽罩（23）上还开有荧光收集口，荧光收集口外依次设有第四凸透镜（24）、窄带滤光片（25）及光电倍增管（26），光电倍增管（26）信号输出端连接有放大器（29），放大器(29)信号输出端连接有锁相放大器(31)，锁相放大器(31)的一个信号输出端连接有示波器(34)，另一个信号输出端与半导体激光器(1)的电流控制端口相连接。

2.如权利要求1所述基于双光子超精细能级光谱的激光频率锁定装置，其特征在于：第三全反射镜（35）与金属磁屏蔽罩（23）的激光第一入射口之间设有第五凸透镜（27）；飞秒激光器（20）与金属磁屏蔽罩（23）的激光第二入射口之间设有第三凸透镜(21)；所述碱金属原子蒸汽室（22）上与连续激光和飞秒激光两道入射光对应的两个入射窗口均为布儒斯特角入射窗口。

3.如权利要求2所述的基于双光子超精细能级光谱的激光频率锁定装置，其特征在于：还包括一个外壳上开有激光出射口(5)的腔体(37)；所述半导体激光器（1）、激光隔离器(2)、第一半玻片(3)、第一偏振分束棱镜(4)、第一凸透镜(6)、第二凸透镜(7)、第二半玻片(8)、第二偏振分束棱镜(9)、第一平凸镜(10)、凹透镜(11)、声光调制器(12)、四分之一玻片(13)、第二平凸镜(14)、遮光片(15)、第一全反射镜（16）、信号发生器（18）、第二全反射镜（19）、第三全反射镜（35）、第四全反射镜（36）、第五凸透镜（27）、金属磁屏蔽罩（23）、碱金属原子蒸汽室（22）、第三凸透镜(21)、飞秒激光器(20)、第四凸透镜(24)、窄带滤光片(25)、光电倍增管(26) 、放大器（29）、锁相放大器（31）、示波器（34）均位于腔体内(37)，所述第一偏振分束棱镜（4）的反射光路经腔体（37）的激光出射口（5）出射。

4.如权利要求1~3任一项所述的基于双光子超精细能级光谱的激光频率锁定装置，其特征在于：所述声光调制器（12）通过第一BNC线（17）连接于信号发生器（18）；所述光电倍增管(26)通过第二BNC线(28)连接于放大器(29)，放大器(29)通过第三BNC线(30)连接于锁相放大器(31)，锁相放大器(31)通过第四BNC线(32)与第五BNC线(33)分别连接于半导体激光器(1) 与示波器(34)。

5.如权利要求1~3任一项所述的基于双光子超精细能级光谱的激光频率锁定装置，其特征在于：所述的第一全反射镜（16）、第二全反射镜（19）、第三全反射镜（35）、第四全反射镜(36)均为镀高反膜的全反射镜；所述第一凸透镜(6)、第二凸透镜(7)、第三凸透镜(21)、第四凸透镜(24) 、第五凸透镜（27）为无镀膜普通透镜；所述金属磁屏蔽罩（23）为三层μ金属磁屏蔽罩。