[发明专利]用于铷原子光极化的高精度光功率稳定装置及其使用方法

说明书

本发明涉及光极化技术领域，具体地涉及可用于铷原子光极化的高精度光功率稳定装置及其使用方法。所述装置包括激光器、可调衰减片、铷原子气室、加热池、加热池控制器、二分之一波片、偏振分光镜、一号光探测器、二号光探测器、数据采集卡、计算机。本发明通过控制铷原子气室的温度，改变铷原子蒸汽密度，实现对透过气室光强的高精度调整和稳定；本发明可连续改变光强的透过率；同时由于本发明使用的是一种非接触的控制技术，避免了元件移动带来的光路扰动。

技术领域

本发明涉及光极化技术领域，具体地涉及可用于铷原子光极化的高精度光功率稳定装置及其使用方法。

背景技术

光极化利用激光与原子相互作用，实现角动量由光子到工作物质原子的转移，是一种产生极化原子的技术手段。光极化技术在授时、磁力仪、量子光学、导航和医学等领域中都得到广泛的应用。

铷原子最外层只有一个电子，因此其电子自旋容易直接被激光进行驱动、检测等操控，被广泛应用在原子磁力仪、原子钟、原子陀螺仪等领域。在铷原子光极化过程中，铷原子通过吸收谐振于特定跃迁(例如铷原子D1跃迁)的圆偏振泵浦激光，实现不同能级上分布的原子数的重排，最终大部分铷原子聚集在特定的Zeeman子能级上，即实现了铷原子极化。在光极化技术的一般应用中，为了保证极化强度的稳定，要求对入射激光功率进行高精度的控制。然而，在普遍使用的商用半导体激光器中，光功率的稳定性并不能严格保证。

铷原子熔点为38.89℃，在室温下一般为固态。随着温度升高，铷原子汽化。铷蒸汽的原子数密度随温度升高而增大，且铷蒸汽的原子数密度越高对光的吸收越强。因此可以通过控制铷蒸汽的温度实现对透射光强的调控。

发明内容

本发明提供一种用于铷原子光极化的高精度光功率稳定装置及其使用方法，实现了对泵浦光功率的高精度控制和稳定。

本发明采用的技术方案为：一种用于铷原子光极化的高精度光功率稳定装置，包括激光器1、可调衰减片2、铷原子气室3、加热池4、加热池控制器5、二分之一波片6、偏振分光镜7、一号光探测器801、二号光探测器802、数据采集卡9、计算机10。

所述激光器1出射的线偏振激光经过可调衰减片2和铷原子气室3后，通过二分之一波片6改变线偏振光轴，再经过偏振分光镜7后分为两束，分别照射在一号光探测器801和二号光探测器802上；数据采集卡9采集一号光探测器801和二号光探测器802输出的信号传递给计算机10；计算机10通过分析一号光探测器801和二号光探测器802探测得到的光强信号，调整加热池控制器5输出的加热驱动电流，经由加热池4对铷原子气室3进行温度控制，铷原子气室3由于温度的改变导致气室内铷原子蒸汽密度的改变，从而导致吸收的光强发生变化，最终实现所述高精度光功率稳定装置的输出光强度进行高精度的调整和稳定。

所述的激光器1为铷原子光极化提供光源；所述的可调衰减片2用于初步调整光功率；所述的铷原子气室3用于吸收透过光；所述的加热池4用于对铷原子气室3进行温度控制；所述的加热池控制器5为输出可调的高精密电流源，为加热池4提供驱动电流；所述的二分之一波片6和偏振分光镜7用于调节进入一号光探测器801和二号光探测器802的光功率大小；所述的数据采集卡9用于采集一号光探测器801和二号光探测器802探测得到的光强信号，输入计算机10，并将计算机10计算得到的控制信号输出给加热池控制器5；所述的计算机10通过分析一号光探测器801和二号光探测器802探测得到的光强信号，调整加热池控制器5输出的加热驱动电流。

本发明还提供一种上述高精度光功率稳定装置的使用方法，该方法具体包含以下步骤：

步骤一、搭建如上所述高精度光功率稳定装置；

步骤二、所述激光器1出射的线偏振激光经过可调衰减片2和铷原子气室3后，再经过偏振分光镜7后分为两束，分别照射在一号光探测器801和二号光探测器802上；