紫外原子濾光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光頻原子濾光器技術(shù)和光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于堿金屬氣室型的紫外波段原子濾光器，具體涉及一種基于堿金屬銣原子氣體氣室型的紫外波段原子法拉第反常色散效應(yīng)的原子濾光器。
【背景技術(shù)】
[0002]法拉第反常色散原子濾光器(此后簡稱原子濾光器)是利用在磁場中的原子對共振光的偏振旋轉(zhuǎn)這種法拉第效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的濾光器。原子濾光器的高透過率、窄帶寬、高邊帶抑制比等多種特有優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于一般的干涉濾光器。在對信噪比要求較高時(shí)，如太陽光球特性研宄、自由空間光通信、激光布里淵光譜、生物活體組織成像、激光雷達(dá)和遙感、激光單模穩(wěn)頻、光頻原子頻率和波長標(biāo)準(zhǔn)等各種科學(xué)和領(lǐng)域都有著許多重要應(yīng)用。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及不同應(yīng)用場景需求的提高，越來越需要不同波長的原子濾光器。一般地，原子濾光器的透過波長僅僅工作在具體的原子躍迀能級對應(yīng)的躍迀波長，因此在具體的原子濾光器應(yīng)用方面，一定要先確定好所需的波長及其對應(yīng)原子。國內(nèi)外已有的文章、專利報(bào)道等文獻(xiàn)信息中，已有的原子濾光器毫無例外地都是工作于近紅外、和可見光波段范圍，從來沒有任何的可以工作于10nm到400nm波段的紫外濾光器。
[0004]本實(shí)用新型中我們利用堿金屬銣原子氣體的氣室，來構(gòu)建一種紫外原子濾光器及其方法。這種使用堿金屬銣原子氣體氣室，通過我們具體研宄，在調(diào)節(jié)到較高溫度和較弱梯度磁場的特殊參數(shù)條件下，可以得到紫外原子濾光器，從未被提出或報(bào)道過，具有不同于以往原子濾光器的新功能，可用于紫外光自由空間通信、紫外弱光信號探測、紫外激光波長標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)量等領(lǐng)域。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，性能好，工作穩(wěn)定，壽命長的紫外原子濾光器。
[0006]本實(shí)用新型的紫外原子濾光器，包括:
[0007]—個(gè)充有堿金屬銣原子的原子氣室；
[0008]兩個(gè)在光的偏振方向上互相垂直正交的紫外波段格蘭泰勒棱鏡，這一對棱鏡對分別放置于所述堿金屬銣原子的原子氣室兩側(cè)，并且正對所述堿金屬原子氣室，所述堿金屬銣原子氣室中的銣氣體原子可對共振紫外光線產(chǎn)生充分的法拉第旋光作用；
[0009]一個(gè)穩(wěn)定的磁場源，用于對所述堿金屬銣原子氣室產(chǎn)生一均勻的梯度磁場，所述磁場的磁場方向平行于紫外光傳播方向；以及
[0010]一個(gè)溫度控制電路，用于控制所述堿金屬銣原子氣室的穩(wěn)定溫度。
[0011]作為優(yōu)選:所述磁場是通過永磁體產(chǎn)生或通過螺旋線圈方式產(chǎn)生。
[0012]作為優(yōu)選:所述原子氣室的材質(zhì)為紫外玻璃或紫外石英。
[0013]作為優(yōu)選:所述格蘭泰勒棱鏡材質(zhì)為紫外玻璃或紫外石英。
[0014]作為優(yōu)選:所述溫度控制電路用加熱絲或加熱芯片方式加熱，用熱敏電阻或熱電偶測溫。
[0015]所述各部件外還設(shè)有一金屬外殼。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型利用了堿金屬銣原子的紫外波段的能級躍迀譜線特性，利用銣原子在 297.0nm, 300.0nm,301.5nm、308.2nm、311.3nm、315.8nm、322.8nm、322.9nm、334.9nm、335.0nm、358.7nm、359.2nm 的紫外波長處實(shí)現(xiàn)法拉第反常色散效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了一種基于堿金屬銣原子氣室的紫外原子濾光器。本實(shí)用新型的基于堿金屬銣原子紫外波長原子濾光器，利用如原子的紫外躍迀譜線，通過如原子氣室的較高工作溫度來彌補(bǔ)紫外躍迀振子強(qiáng)度較弱的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)紫外原子濾光器，設(shè)計(jì)原理明晰，結(jié)構(gòu)非常簡單，易于制造，性能好，工作穩(wěn)定，壽命長，對特殊條件下的紫外光自由空間通信、紫外弱光信號探測、紫外激光波標(biāo)準(zhǔn)測試等領(lǐng)域具有重要意義。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的基于堿金屬銣原子紫外波長原子濾光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的銣原子紫外波長躍迀的相關(guān)能級結(jié)構(gòu)與紫外波長示意圖；
[0019]圖3為應(yīng)用本實(shí)用新型實(shí)施例的堿金屬銣原子紫外原子濾光器的流程圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明:紫外測試光源1、第一紫外格蘭泰勒棱鏡2、第一環(huán)形永久磁鐵3、紫外玻璃氣室4、第二環(huán)形永久磁鐵5、第二紫外格蘭泰勒棱鏡6、溫度控制電路7、紫外光8。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。雖然本實(shí)用新型將結(jié)合較佳實(shí)施例進(jìn)行描述，但應(yīng)知道，并不表示本實(shí)用新型限制在所述實(shí)施例中。相反，本實(shí)用新型將涵蓋可包含在有附后權(quán)利要求書限定的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)的替換物、改進(jìn)型和等同物。
[0022]紫外測試光源I經(jīng)過第一紫外格蘭泰勒棱鏡2，到達(dá)處于第一環(huán)形永久磁鐵3和第二環(huán)形永久磁鐵5產(chǎn)生的磁場中的堿金屬銣原子的紫外玻璃氣室4，銣原子紫外玻璃氣室4由溫度控制電路7控制，接著通過第二紫外格蘭泰勒棱鏡6，并得到出射的可探測的紫外光8。第一紫外格蘭泰勒棱鏡2與第二紫外格蘭泰勒棱鏡6是具有起偏和檢偏功能的器件，分別放置于銣原子紫外玻璃氣室4的兩側(cè)，兩個(gè)紫外棱鏡平行，其所在平面與紫外光傳播方向垂直；兩個(gè)紫外棱鏡的偏振方向互相垂直，以使在沒有紫外光與原子相互作用時(shí)，沒有紫外光能從第二紫外格蘭泰勒棱鏡6出射。第一環(huán)形永久磁鐵3和第二環(huán)形永久磁鐵5產(chǎn)生定態(tài)磁場。強(qiáng)度分布穩(wěn)定的磁場沿紫外光傳播方向。溫度控制電路7包括加熱部分和測溫部分，用于穩(wěn)定系統(tǒng)工作時(shí)堿金屬銣原子蒸汽的溫度，其加熱部分對含有銣原子氣體的銣原子紫外玻璃氣室4進(jìn)行加熱，并保證沒有原子凝結(jié)到銣原子紫外玻璃氣室4的玻璃端面上阻礙紫外光通過；測溫部分緊貼銣原子紫外玻璃氣室4進(jìn)行溫度測量。
[0023]在上述實(shí)施例中，磁場是通過永磁體產(chǎn)生，也可通過螺旋線圈等方式產(chǎn)生磁場。
[0024]在上述實(shí)施例中，第一紫外格蘭泰勒棱鏡2和第二紫外格蘭泰勒棱鏡6材質(zhì)可為紫外玻璃或紫外石英；溫度控制電路7可用加熱絲或加熱芯片方式加熱，用熱敏電阻或熱電偶測溫。
[0025]在上述實(shí)施例中，銣原子紫外玻璃氣室4內(nèi)充入100微克到I毫克量的銣原子。
[0026]圖3為應(yīng)用上述基于銣原子的紫外波段原子濾光器的方法流程圖，包括如下步驟:
[0027]步驟101:利用一個(gè)處于磁場中充有堿金屬銣原子的紫外玻璃氣室、兩個(gè)產(chǎn)生定態(tài)磁場的環(huán)形永久性磁鐵、兩個(gè)正交偏振紫外格蘭泰勒棱鏡、一溫度控制系統(tǒng)等組建上述實(shí)施例的基于銣原子的紫外波段原子濾光器；
[0028]步驟102:利用所要處理的入射紫外光，調(diào)節(jié)所述兩個(gè)紫外格蘭泰勒棱鏡的偏振方向至互相垂直，利用該兩個(gè)紫外格蘭泰勒棱鏡對入射紫外光進(jìn)行調(diào)節(jié)，在一定溫度和磁場下可達(dá)到最優(yōu)的紫外波段原子濾光性能，就可以得到在297.0nm、300.0nm、301.5nm、308.2nm、311.3nm、315.8nm、322.8nm、322.9nm、334.9nm、335.0nm、358.7nm、359.2nm 波長的紫外原子濾光器；
[0029]上述實(shí)施例的基于堿金屬銣原子的紫外原子濾光器，還可包括一金屬外殼，用于固定和保護(hù)各個(gè)元件，并通過嚴(yán)格的尺寸、公差設(shè)計(jì)使各元件處于準(zhǔn)確的相互位置；該外殼還能夠屏蔽外界電磁干擾。
[0030]上述實(shí)施例的基于堿金屬銣原子的紫外原子濾光器，利用溫度控制電路7，氣室溫度為120攝氏度到400攝氏度的較高溫度條件下，對堿金屬銣原子泡進(jìn)行恒溫控制，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性；加上外殼的設(shè)計(jì)，可以屏蔽掉外界電磁干擾，保證紫外原子濾光器的透射紫外光的信噪比較高。
[0031]上述紫外原子濾光器實(shí)施例僅是為了說明本實(shí)用新型的原理，而非用于限制本實(shí)用新型的范圍，所有的光學(xué)原件必需是符合紫外波段的參數(shù)要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種紫外原子濾光器，其特征在于，包括: 一個(gè)充有堿金屬銣原子的原子氣室； 兩個(gè)在光的偏振方向上互相垂直正交的紫外波段格蘭泰勒棱鏡，這一對棱鏡對分別放置于所述堿金屬銣原子的原子氣室兩側(cè)，并且正對所述堿金屬原子氣室，所述堿金屬銣原子氣室中的銣氣體原子可對共振紫外光線產(chǎn)生充分的法拉第旋光作用； 一個(gè)穩(wěn)定的磁場源，用于對所述堿金屬銣原子氣室產(chǎn)生一均勾的梯度磁場，所述磁場的磁場方向平行于紫外光傳播方向；以及 一個(gè)溫度控制電路，用于控制所述堿金屬銣原子氣室的穩(wěn)定溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外原子濾光器，其特征在于:所述磁場是通過永磁體產(chǎn)生或通過螺旋線圈方式產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外原子濾光器，其特征在于:所述原子氣室的材質(zhì)為紫外玻璃或紫外石英。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外原子濾光器，其特征在于:所述格蘭泰勒棱鏡材質(zhì)為紫外玻璃或紫外石英。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外原子濾光器，其特征在于:所述溫度控制電路用加熱絲或加熱芯片方式加熱，用熱敏電阻或熱電偶測溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外原子濾光器，其特征在于:所述各部件外還設(shè)有一金屬外殼。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種紫外原子濾光器，本實(shí)用新型利用了堿金屬銣原子的紫外波段的能級躍遷譜線特性，利用銣原子紫外波長處實(shí)現(xiàn)法拉第反常色散效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了一種基于堿金屬銣原子氣室的紫外原子濾光器。本實(shí)用新型的基于堿金屬銣原子紫外波長原子濾光器，利用如原子的紫外躍遷譜線，通過如原子氣室的較高工作溫度來彌補(bǔ)紫外躍遷振子強(qiáng)度較弱的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)紫外原子濾光器，設(shè)計(jì)原理明晰，結(jié)構(gòu)非常簡單，易于制造，性能好，工作穩(wěn)定，壽命長，對特殊條件下的紫外光自由空間通信、紫外弱光信號探測、紫外激光波標(biāo)準(zhǔn)測試等領(lǐng)域具有重要意義。
【IPC分類】G02F1-09
【公開號】CN204374552
【申請?zhí)枴緾N201520053869
【發(fā)明人】畢崗
【申請人】浙江大學(xué)城市學(xué)院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月26日