[发明专利]基于原子滤光器的拉曼激光光学系统及其滤光方法

权利要求书

1.一种基于原子滤光器的拉曼激光光学系统，其特征在于：

包括种子激光器单元（10）、激光分束单元（20）、激光调制单元（30）、原子滤光单元（40）、功率放大单元（50）和激光控制单元（60）；

种子激光器单元（10）和激光分束单元（20）前后交互，激光分束单元（20）将种子激光器单元（10）产生种子激光分为两束；

激光分束单元（20）分别与激光调制单元（30）和原子滤光单元（40）交互，一束入射原子滤光单元（40），用于稳频；另一束入射激光调制单元（30），产生拉曼激光所需的两个频率成份；

原子滤光单元（40）和激光调制单元（30）交互，滤除多余边带；

原子滤光单元（40）、功率放大单元（50）和激光控制单元（60）依次交互，经过放大和控制，进入原子干涉仪的物理系统用于操纵冷原子。

2.按权利要求1所述的基于原子滤光器的拉曼激光光学系统，其特征在于：

所述的激光调制单元（30）包括依次交互的激光调制二分之一波片（31）、第1光纤耦合器（32）、电光调制器（33）和第2光纤耦合器（34）。

3.按权利要求1所述的基于原子滤光器的拉曼激光光学系统，其特征在于：

所述的原子滤光单元（40）包括依次交互的原子滤光二分之一波片（41）、原子滤光器（42）和光电探测器（43）；

原子滤光器（42）包括第1格兰泰勒偏振棱镜（421）、第1磁场线圈（4221）、第2磁场线圈（4222）、加热线圈（423）、碱金属原子蒸气泡（424）和第2格兰泰勒偏振棱镜（425）；第1格兰泰勒偏振棱镜（421）、第1磁场线圈（4221）、碱金属原子蒸气泡（424）、第2磁场线圈（4222）和第2格兰泰勒偏振棱镜（425）依次交互，在碱金属原子蒸气泡（424）外设置有加热线圈（423）。

4.按权利要求1所述的基于原子滤光器的拉曼激光光学系统，其特征在于：

所述的激光功率放大单元（50）包括依次交互的第1光隔离器（51）、激光功率放大二分之一波片（52）、激光功率放大器（53和）第2光隔离器（54）。

5.按权利要求1-4所述的基于原子滤光器的拉曼激光光学系统的滤光方法，其特征在于：

①获得红失谐的拉曼激光的滤光方法：

A、选取原子滤光器（42）的透射谱

调节原子滤光器（42）的温度、磁场使原子滤光器（42）有4个透射率在80%以上的透射峰，第1透射峰和第3透射峰的频率间隔约为原子D2线基态能级分裂相应的频率；

B、激光锁频在原子滤光器（42）的第1透射峰

扫描种子激光器（11）的电流，通过光电探测器（43）观测来自分束器（22）的锁频光束，通过原子滤光器（42）的透射谱，将种子激光器（11）的激光频率锁定在原子滤光器（42）的第1透射峰上；

C、电光调制器（33）产生拉曼激光

波导型电光调制器（33）在频率与碱金属原子D2线对应的射频的驱动下，使通过波导型电光调制器（33）的光束产生边带，其中载频和+1级边带用于拉曼激光，其它边带产生干扰，需要滤除；

D、利用原子滤光器（42）滤除寄生边带

当激光频率锁定在第1透射峰时，载频和+1级边带构成拉曼激光，调制激光束通过原子滤光器（42）后，只有载频和+1级边带的频率处在原子滤光器42的通带，即载频从第1透射峰透射，而+1级边带从第3透射峰透射，而其余边带处在原子滤光器（42）的阻带，衰减在50dB以上；因此，调制激光束通过原子激光器42滤光之后，调制激光束中只保留拉曼激光所要求的两个频率成份，寄生边带被滤除；

②获得红失谐的拉曼激光的滤光方法：

a、选取原子滤光器（42）的透射谱

调节原子滤光器（42）的温度、磁场使原子滤光器（42）有4个透射率在80%以上的透射峰，第2透射峰和第4透射峰的频率间隔约为原子D2线基态能级分裂相应的频率；

b、激光锁频在原子滤光器（42）的第2透射峰

扫描种子激光器（11）的电流，通过光电探测器43观测来自分束器（22）的锁频光束，通过原子滤光器（42）的透射谱，将种子激光器（11）的激光频率锁定在原子滤光器（42）的第2透射峰上；

c、电光调制器（33）产生拉曼激光

波导型电光调制器（33）在频率与碱金属原子D2线对应的射频的驱动下，使通过波导型电光调制器（33）的光束产生边带，其中载频和-1级边带用于拉曼激光，其它边带产生干扰，需要滤除；

d、利用原子滤光器滤除寄生边带

当激光频率锁定在第2透射峰时，载频和-1级边带构成拉曼激光，调制激光束通过原子滤光器（42）后，只有载频和-1级边带的频率处在原子滤光器（42）的通带，即载频从第2透射峰透射，而-1级边带从第4透射峰透射，而其余边带处在圆子滤光器（42）的阻带，衰减在50dB以上；因此，调制激光束通过原子激光器（42）滤光之后，调制激光束中只保留拉曼激光所要求的两个频率成份，寄生边带被滤除。