[发明专利]一种原子移频器及其移频方法

权利要求书

1.一种原子移频器，其特征在于，包括：

第一光源(1)，其用于产生入射拉曼光场；

第二光源(2)，其用于产生光泵光场；

极化分束器(3)，其沿所述第一光源(1)的光路设置，用于折射所述入射拉曼光场，并在空间上分开入射拉曼光场和转化光场；

第一反射镜(4)，其沿所述第二光源(2)的光路设置，用于反射所述光泵光场，使所述光泵光场与所述拉曼光场在作用介质中小角度相交重合形成转化光场；

第二反射镜(5)，其与所述极化分束器(3)相对设置，将所述转化光场和入射拉曼光场全部原路反射至所述极化分束器(3)；

介质单元(7)，其设置在所述极化分束器(3)与第二反射镜(5)之间，用于实现所述入射拉曼光场与光泵光场相交重合时产生的所述入射拉曼光场的频率移动；

所述第一光源(1)的光路经所述极化分束器(3)折射至所述介质单元(7)，所述第二光源(2)的光路经所述第一反射镜(4)反射至所述介质单元(7)中，所述第一光源(1)的光路与所述第二光源(2)的光路在所述介质单元(7)中小角度交叉重合，所形成的转化光场与未转化的入射拉曼光场射入所述第二反射镜(5)中，并由所述第二反射镜(5)全部原路反射至所述介质单元(7)、极化分束器(3)中。

2.如权利要求1所述的原子移频器，其特征在于，所述第一光源(1)与第二光源(2)是半导体激光器。

3.如权利要求1所述的原子移频器，其特征在于，所述介质单元(7)的作用介质为87Rb原子系综。

4.如权利要求1所述的原子移频器，其特征在于，所述第一光源(1)的光路与所述第二光源(2)的光路的交叉角度小于3°。

5.如权利要求1所述的原子移频器，其特征在于，进一步包括：

磁屏蔽单元(6)，其设置在所述介质单元(7)的外围，用于减少所述介质单元(7)受到的外界磁干扰。

6.如权利要求1所述的原子移频器，其特征在于，所述介质单元(7)的外层镀有石蜡。

7.如权利要求1所述的原子移频器，其特征在于，所述原子移频器在进行拉曼散射时候实现的频率转换为：在-6.8GHz频率移动的效率达50％，或在+6.8Ghz频率移动的效率达30％。

8.一种原子移频器的移频方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：调节所述介质单元(7)，选定所述原子移频器的移动频率段；

步骤二：打开所述第一光源(1)和第二光源(2)，所述入射拉曼光场经过所述极化分束器(3)入射到所述介质单元(7)中，光泵光场经过所述第一反射镜(4)反射到所述介质单元(7)中；

步骤三：所述光泵光场将作用介质全部制备到基态能级，所述入射拉曼光场与所述处于基态能级的作用介质发生拉曼散射后形成介质原子能级相干性和频率移动转化光场；未转化的入射拉曼光场与所述转化光场从所述介质单元(7)射出至所述第二反射镜(5)；

步骤四：所述第二反射镜将所述未转化的入射拉曼光场与所述转化光场全部原路返回至所述介质单元(7)中，利用所述转换光场与能级相干性之间的相位关联性和强度关联性，所述未转化的入射拉曼光场与作用介质发生相干反馈拉曼散射，所述未转化的入射拉曼光场转化为频率移动转换光场，转换光场与未转化的入射拉曼光场一起从所述介质单元射出至极化分束器；

步骤五：所述极化分束器(3)空间分开所述末转化的入射拉曼光场和所述转化光场，将所述转化光场沿入射光垂直方向射出。

9.如权利要求8所述的移频方法，其特征在于，所述原子移频器在连续模式或脉冲模式下工作。

10.如权利要求8所述的移频方法，其特征在于，所述步骤一进一步包括：对所述介质单元(7)加热至温度65-75℃。

11.如权利要求8所述的移频方法，其特征在于，所述步骤一进一步包括：在介质单元(7)外面加一个磁屏蔽单元(6)，减少所述介质单元(7)受到的外界磁干扰。

12.如权利要求8所述的移频方法，其特征在于，以⁸⁷Rb原子系综为作用介质时，所述原子移频器的移频范围是以6.8Ghz为中心，有3-4GHz的调谐范围。