[发明专利]基于光学诱导原子晶格的可调涡旋阵列产生方法和装置

权利要求书

1.一种基于光学诱导原子晶格的可调涡旋阵列产生方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、耦合激光器和输入激光器的频率均失谐锁定在碱金属原子超精细结构跃迁线上；

S2、对耦合激光器输出的耦合光整形后，将其分为两束光，使这两束光以不同的入射角从消偏振分束棱镜的入射面两侧入射至消偏振分束棱镜并分成四束，其中两束以夹角出射并相互干涉，沿第一传播方向上产生第一驻波场，另外两束光以同样夹角出射，沿第二传播方向上产生第二驻波场，使第一驻波场方向旋转90°后，使第一驻波场和第二驻波场重合并入射至碱金属蒸汽池（26），形成空间周期性调制的二维光学诱导原子晶格；

S3、使输入激光器输出的信号光经涡旋波片后，与耦合光对向重合入射至碱金属蒸汽池（26），经碱金属蒸汽池（26）输出涡旋阵列。

2.根据权利要求1所述的一种基于光学诱导原子晶格的可调涡旋阵列产生方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将输入激光器（6）输出的信号光分出一部分，使其与经碱金属蒸汽池（26）后输出的涡旋阵列发生干涉，通过光束质量分析仪检测输出的涡旋阵列。

3.根据权利要求1所述的一种基于光学诱导原子晶格的可调涡旋阵列产生方法，其特征在于，所述夹角的范围为：0.2°到0.5°。

4.根据权利要求1所述的一种基于光学诱导原子晶格的可调涡旋阵列产生方法，其特征在于，还包括以下步骤：

通过改变涡旋波片的来改变涡旋阵列的拓扑荷；

通过改变耦合光的拉比频率改变涡旋阵列的光强分布；

通过改变耦合光的功率来改变改变涡旋阵列的光强分布；

通过改变耦合光驻波场夹角大小，来改变涡旋阵列的间距。

5.根据权利要求1所述的一种基于光学诱导原子晶格的可调涡旋阵列产生方法，其特征在于，所述碱金属蒸汽池（26）内为铷原子；

耦合激光器频率失谐锁定在铷原子5S_1/2, F=2—5P_1/2, F=3超精细结构跃迁线上，失谐量为-20~-60 MHz；

输入激光器频率失谐锁定在铷原子5S_1/2, F=2—5P_3/2, F=3超精细结构跃迁线上，失谐量为0~30MHz。

6.一种基于光学诱导原子晶格的可调涡旋阵列产生装置，其特征在于，包括：耦合激光器（1）、输入激光器（6）、整形棱镜（11）、第一消偏振分束棱镜（12）、第二消偏振分束棱镜（15）、道威棱镜（17）、第三消偏振分束棱镜（19）、第四消偏振分束棱镜（27）、涡旋波片（25）、碱金属蒸汽池（26），

所述耦合激光器（1）和输入激光器（6）的频率均失谐锁定在碱金属原子超精细结构跃迁线上；

所述耦合激光器（1）输出的耦合光经整形棱镜（11）整形后，入射至第一消偏振分束棱镜（12）并分为两束光，其中一束光以第一入射角入射至第二消偏振分束棱镜（15）的入射面，另一束光以不等于第一入射角的第二入射角从第二消偏振分束棱镜（15）的入射面另一侧入射，两束光经第二消偏振分束棱镜（15）后分成四束，其中两束以夹角出射并相互干涉，沿第一传播方向产生第一驻波场，另外两束光以同样夹角出射，沿第二传播方向产生第二驻波场，第一驻波场经道威棱镜（17）后，驻波场方向旋转90度，第一驻波场和第二驻波场经第三消偏振分束棱镜（19）后入射至碱金属蒸汽池（26），形成空间周期性调制的二维方形光学诱导原子晶格；

所述输入激光器（6）输出的信号光经涡旋波片（25）后，与耦合光对向重合入射至碱金属蒸汽池（26），经碱金属蒸汽池（26）输出涡旋阵列。