[实用新型]偏振可调的激光扩束准直器

说明书

为了克服现有扩束准直器对输入激光束的偏振不能精确调节和保持的缺陷，本实用新型提供了一种用于磁光阱、光学阱及其它结构冷原子物理实验系统的偏振可调的激光扩束准直器，在光路中设置了偏振轴均可独立精密调节的偏振棱镜和玻片，可以对保偏光纤输入的光束的偏振态进行精确调节和保持，减小了激光功率的起伏，消除了保偏光纤引起的出射光束的偏振态变化，满足了高质量超冷原子制备的要求。

技术领域

本实用新型涉及一种能将光纤传输的激光转换为大直径平行激光束的偏振可调的激光扩束准直器，这种激光扩束准直器产生的激光束用于产生原子数量大、数目稳定且温度超低的冷原子团，可用于冷原子物理实验系统。

背景技术

在冷原子物理实验以及以冷原子作为工作介质的仪器设备中，获得所包含的原子数量稳定的超低温原子团是需要解决的首要技术问题。目前获得超冷原子的最有效的方法是采用激光束和原子相互作用来制备超冷原子，根据激光冷却理论，常见的激光冷却原子的方法以光学阱和磁光阱两种为主，这两种方式都通过偏振梯度冷却的方法产生超冷原子，但光学阱方式不需要外加一个梯度磁场(采用一对反亥姆霍兹线圈产生)，只需要将三对准直对射且偏振相互正交的(线⊥线偏振光)线偏振激光束汇聚于充满热原子蒸汽的真空仓中即可在光束汇聚处获得冷原子团；磁光阱方式所使用的三对准直对射的激光束的偏振态为圆偏振正交(σ+-σ)，该方法还需要外加一个梯度磁场来俘获冷原子团(参见：J.Dalibard andC.Cohen-Tannoudji，J.Opt.Soc.Am.B，Vol.6， No.11，November1989)。然而无论采用哪种阱，一个重要的前提是阱系统中的激光束的横截面上的偏振态分布应非常均匀，同时光束直径应足够大且是严格的平行光束，只有如此才能从阱中获得原子数量多且温度低的高质量超冷原子云。通常情况下，用于冷原子制备的激光系统产生的激光在最终进入磁光阱、光学阱系统前，要首先经过分束器分为六束，再由六根保偏光纤分别输入六个扩束准直器形成平行光束后再进入磁光阱或光学阱，因此激光扩束准直器的性能与所制备的冷原子团的质量直接相关，然而，现有的激光扩束准直器存在以下不足：

1)现有的保偏光纤输入型扩束准直器中光路中只有玻片能转动，因此输入激光束的偏振不能被精确调节和保持，从而使得输出激光束的功率和偏振态会随环境变化而显著改变，对产生原子数稳定的超低温冷原子团非常不利。

2)现有扩束准直器长度大，是阻碍了整个冷原子物理系统的小型化的主要因素之一。

3)现有扩束准直器一般通过六维调整架与光纤连接，并调整导入激光束的位置和指向，六维调整架容易受到外界环境的振动影响，使激光束的输入位置参数改变，从而影响了所制备的冷原子团质量，进而降低了整个冷原子物理系统的可靠性。

实用新型内容

为了克服现有扩束准直器对输入激光束的偏振不能精确调节和保持的缺陷，本实用新型提供了一种用于磁光阱、光学阱及其它结构冷原子物理实验系统的偏振可调的激光扩束准直器，本实用新型可以对激光束的准直特性和偏振特性进行精确调节，满足高质量冷原子团制备的需要，此外还具有体积小，可靠性好的特点。

本实用新型的技术解决方案如下：

偏振可调的激光扩束准直器，包括镜筒以及沿激光传输方向依次设置的激光输入准直系统、偏振调节系统和扩束系统；

偏振调节系统和扩束系统设置在镜筒内；

其特殊之处在于：

偏振调节系统包括旋转支持基座、沿光束传播路径依次设置的偏振棱镜和玻片；偏振棱镜用于对所述激光输入准直系统输出的准直激光进行偏振态调节；

旋转支持基座为中心具有圆形通光孔的圆柱，圆柱的两个端面上均设有圆形凹槽，圆柱的侧壁上两个相对位置处内凹呈形状对称的弧面；