[发明专利]一种缓冲气体边带抑制的单峰原子滤光器

说明书

本发明涉及一种缓冲气体边带抑制的单峰原子滤光器，包括：外腔半导体激光器、Glan‑Tylar棱镜A、Glan‑Tylar棱镜B、铷原子蒸气室、温度控制器、第一永磁体、第二永磁体和光电探测器；外腔半导体激光器的光路上放置Glan‑Tylar棱镜A，Glan‑Tylar棱镜A后设有磁屏蔽盒，磁屏蔽盒内部放置第一永磁体、第二永磁体和铷原子蒸气室，铷原子蒸气室上包裹有热敏电阻。本发明的有益效果是：本发明的原子气室内充有缓冲气体，在入射信号光强达到一定值后，则得到了单峰透射谱线，缓冲气压越高，边带抑制效果越好，缓冲气压过高时由于中心透射峰的频率位置的吸收率略微增加导致其透射率略微降低。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，尤其涉及一种缓冲气体边带抑制的单峰原子滤光器。

背景技术

对于大多数光信号接收系统来说，其最重要的任务就是从背景光噪声中过滤出目标光信号，这一工作可通过在系统的接收端采用滤光器来实现，传统广泛应用的滤光器为干涉滤光片，它是基于多光束干涉的原理在滤光片出射端过滤出系统需要的信号光波段，但一般的干涉滤光片通带宽度较宽，为10nm量级，该透射带宽对于激光信号的提取来说还是比较宽的，仍然无法完全去除背景光噪声，此外，由于干涉滤光片是多光束干涉，当信号光入射角度发生变化时，由于光程的改变，透射谱线也将发生显著变化，因此干涉滤光片的视场角较小，这就限制了其使用范围。

而原子滤光器是一种基于原子与光子共振跃迁的特性的超窄带滤光器，可以实现比干涉滤光片窄多个数量级的透射带宽，约为量级，利用一定频率范围内的信号光与滤光器中的工作原子发生共振相互作用，该共振相互作用使得信号光发生一定变化从而通过滤光器系统，而不能与信号光发生共振作用的其他频率的光被阻拦，由此设计得到的原子滤光器不仅具有明显的超窄带宽，还能有高透射率、高时间响应度、高带外抑制比、大视场角等优异的性能，这些特性使得原子滤光器可广泛应用于自由空间光通信、水下光通信、深空光通信、遥感、激光雷达等领域。

近年来，随着量子技术的飞速发展，原子滤光器吸引了更多研究者的注意，也出现了很多新兴的研究领域，如：法拉第激光、光频标、单光子源、拉曼光谱研究等等，于是原子滤光器已经普遍被用于从各种极窄的频率范围内过滤出所需信号光，对于一些特定的重要应用如法拉第激光、主动光频标、稳频等等，它们要求的入射光功率较强，已经大大强于滤光器工作能级跃迁的饱和光强值，较强的入射信号会对滤光器透射谱线的线型产生极大的影响，尤其是当透射谱线中存在的多峰结构将会引入多余的杂光噪声从而对应用的实际效果产生不利影响。

对于这种透射谱线中复杂的多峰结构的研究，目前有方便有效的原子谱线计算工具ElecSus来辅助设计滤光器的工作参数，除此之外，已经报道了其他消除多峰结构的方法，比如采用类似于VADOF类型的滤光器构型，将入射信号光的传播方向与磁场方向形成特定的夹角来消除多峰结构，但透射谱线对该夹角特别敏感，在应用中也会带来一定的不稳定性。而现有的原子滤光器中原子气室内大多不含缓冲气体，随着入射信号的增强，滤光器的透射谱线的边带透射率不断升高，整个谱线的透射带宽也将不断增宽，透射线型也变得多峰复杂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种缓冲气体边带抑制的单峰原子滤光器。