意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明的小型無本底飽和吸收光譜裝置的實(shí)施例一的示意圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明的小型無本底飽和吸收光譜裝置的實(shí)施例二的示意圖；
[0030] 圖5為堿金屬原子的能級(jí)躍迀共振圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0032] 原子氣室內(nèi)的原子為堿金屬原子D2,當(dāng)同頻、強(qiáng)度較高的栗浦光A與第一探測光B 在空間中合束，且方向相反時(shí)，光譜信號(hào)上出現(xiàn)了六個(gè)透射峰。原因是:對(duì)于第一探測光方 向上速度為零的原子，當(dāng)栗浦光和第一探測光與原子的同一個(gè)超精細(xì)能級(jí)躍迀共振時(shí)，強(qiáng) 的栗浦光使原子在基態(tài)的布居減少，原子的探測光的吸收減弱，產(chǎn)生了無多普勒本底的透 射峰，數(shù)量是三個(gè);對(duì)于第一探測光方向上速度為V= (其中C為光速，Vl、^分別為第 扣0 i、j個(gè)超精細(xì)能級(jí)躍迀共振頻率，νο是激光中心頻率，i和j e {1、2、3})的原子，當(dāng)栗浦光和 探測光的頻率為^和^的時(shí)候，栗浦光與第i個(gè)超精細(xì)能級(jí)躍迀共振，第一探測光與第j個(gè)超 精細(xì)能級(jí)躍迀共振，也會(huì)產(chǎn)生無多普勒本底的透射峰，數(shù)量也是三個(gè)，如圖5所示。此時(shí)的光 譜信號(hào)中含有多普勒吸收本底和無多普勒效應(yīng)的透射峰。
[0033] 實(shí)施例一
[0034] 如圖3所示，本實(shí)施例的小型無本底飽和吸收光譜裝置包括:種子光源1、分光儀2、 原子氣室3、第一三棱鏡4、第一和第二光電探測器5以及減法器;其中，第一三棱鏡為直角三 棱鏡，第一頂角為直角，與直角相對(duì)的側(cè)面為入射面III，不做鍍膜，反射率為4%，直角兩邊 的側(cè)面分別為第一反射面I和第二反射面II，第一反射面為全反射面，第二反射面不做鍍 膜，反射率為4%;分光儀2采用五五分光片。種子光源發(fā)出的種子光經(jīng)耦合光纖頭1經(jīng)五五 分光片后，一部分作為主光透射出，另一部分光作為栗浦光A，功率為n，進(jìn)入原子氣室3,激 發(fā)原子吸收形成具有多普勒展寬的吸收光譜;栗浦光A從原子氣室出射后，入射至第一三棱 鏡4的入射面III;通過調(diào)節(jié)第一三棱鏡3的俯仰角和夾角，使得栗浦光A與入射面III垂直； 經(jīng)入射面III后，功率為4 % τι光經(jīng)入射面反射作為第一探測光B，返回原子氣室，與栗浦光A 反向同線，產(chǎn)生具有多個(gè)透射峰的吸收光譜;功率為96%ri光經(jīng)入射面透射進(jìn)入第一三棱鏡 4，經(jīng)第一反射面I全反射后，又經(jīng)第二反射面II反射后，功率為96 % *96 % *4 % *96 % η從入 射面透射出第一三棱鏡，作為第二探測光C進(jìn)入原子氣室；則有A: Β: Ο 1:0.04:0.035;經(jīng)原 子氣室后的第一探測光和第二探測光分別由第一光電探測器和第二光電探測器4接收，經(jīng) 減法器做差分處理后，形成無本底飽和吸收光譜。
[0035] 實(shí)施例二
[0036]如圖4所示，本實(shí)施例中，分光儀2采用第二三棱鏡，第二三棱鏡為直角三棱鏡，直 角所對(duì)的側(cè)面為第二三棱鏡的入射面，入射面不做鍍膜，直角兩邊的側(cè)面分別為第二三棱 鏡的第一反射面和第二反射面，第二三棱鏡的第一反射面度高反膜，第二三棱鏡的第二反 射面鍍五五分光膜。種子光經(jīng)光纖耦合頭6入射至第二三棱鏡，經(jīng)第二三棱鏡的入射面透射 至第一反射面反射，再經(jīng)第二反射面，50 %光透射作為主光輸出，50 %光反射后從第二三棱 鏡出射，作為栗浦光A進(jìn)入原子氣室3。其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例一。
[0037]采用第二三棱鏡減小了整個(gè)裝置的體積，可以將裝置集成在30mm*50mm*20mm的盒 子內(nèi)，減小到現(xiàn)有裝置的50%。
[0038]最后需要注意的是，公布實(shí)施例的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修 改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán) 利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種小型無本底飽和吸收光譜裝置，其特征在于，所述光譜裝置包括:種子光源、分 光儀、原子氣室、第一三棱鏡、第一和第二光電探測器;其中，所述第一三棱鏡的最大頂角為 第一頂角，與第一頂角相對(duì)的側(cè)面為入射面，第一頂角兩邊的側(cè)面分別為第一反射面和第 二反射面，入射面為低反射高透射面，第一反射面為高反射低透射面，第二反射面為低反射 高透射面;所述種子光源發(fā)出的種子光經(jīng)分光儀后，一部分作為主光透射出，另一部分光作 為栗浦光進(jìn)入原子氣室，激發(fā)原子吸收形成具有多普勒展寬的吸收光譜;栗浦光從原子氣 室出射后，入射至第一三棱鏡的入射面;通過調(diào)節(jié)第一三棱鏡的俯仰角和夾角，使得栗浦光 與入射面垂直;經(jīng)低反射高透射的入射面后，小部分光經(jīng)入射面反射作為第一探測光，返回 原子氣室，與栗浦光反向同線，產(chǎn)生具有多個(gè)透射峰的吸收光譜;大部分光經(jīng)入射面透射進(jìn) 入第一三棱鏡，經(jīng)高反射低透射的第一反射面反射后，又經(jīng)第二反射面反射后，從入射面透 射出第一三棱鏡，作為第二探測光進(jìn)入原子氣室，產(chǎn)生多普勒展寬光譜;經(jīng)原子氣室后的第 一探測光和第二探測光分別由第一光電探測器和第二光電探測器接收，其中第一探測光產(chǎn) 生的為含有多普勒展寬的飽和吸收光譜信號(hào)，第二探測光產(chǎn)生了多普勒展寬光譜信號(hào)，經(jīng) 減法器后，形成無本底飽和吸收光譜。2. 如權(quán)利要求1所述的光譜裝置，其特征在于，所述第一三棱鏡為透明的材料，第一反 射面的表面鍍有高反膜，形成高反射低透射面;第二反射面和入射面不做處理，形成低反射 高透射面。3. 如權(quán)利要求1所述的光譜裝置，其特征在于，通過調(diào)節(jié)栗浦光與第一三棱鏡的第一頂 角的高所在的直線之間的距離，調(diào)節(jié)第一探測光與第二探測光之間的距離。4. 如權(quán)利要求1所述的光譜裝置，其特征在于，所述第一頂角在80~100°之間。5. 如權(quán)利要求1所述的光譜裝置，其特征在于，所述分光儀采用分光片；或者采用第二 三棱鏡。6. 如權(quán)利要求5所述的光譜裝置，其特征在于，所述第二三棱鏡最大的頂角為第二三棱 鏡的第一頂角，第一頂角相對(duì)的側(cè)面為第二三棱鏡的入射面，第二三棱鏡的第一頂角的兩 側(cè)的面分別為第二三棱鏡的第一反射面和第二反射面，第二三棱鏡的第一反射面鍍有高反 膜，第二三棱鏡的第二反射面鍍有分光膜，第二三棱鏡的入射面不鍍膜。7. -種小型無本底飽和吸收光譜裝置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以 下步驟： 1) 種子光源發(fā)出的種子光經(jīng)分光儀后，一部分作為主光透射出，另一部分光作為栗浦 光進(jìn)入原子氣室； 2) 栗浦光激發(fā)原子吸收形成具有多普勒展寬的吸收光譜； 3) 栗浦光從原子氣室出射后，入射至第一三棱鏡的入射面； 4) 通過調(diào)節(jié)第一三棱鏡的俯仰角和夾角，使得栗浦光與入射面垂直； 5) 經(jīng)低反射高透射的入射面后，小部分光經(jīng)入射面反射作為第一探測光，返回原子氣 室，與栗浦光反向同線，產(chǎn)生具有多個(gè)透射峰的吸收光譜； 6) 經(jīng)低反射高透射的入射面后，大部分光經(jīng)入射面透射進(jìn)入第一三棱鏡，經(jīng)高反射低 透射的第一反射面反射后，又經(jīng)第二反射面反射后，從入射面透射出第一三棱鏡，作為第二 探測光進(jìn)入原子氣室，產(chǎn)生多普勒展寬光譜； 7) 經(jīng)原子氣室后的第一探測光和第二探測光分別由第一光電探測器和第二光電探測 器接收，其中第一探測光產(chǎn)生的為含有多普勒展寬的飽和吸收光譜信號(hào)，第二探測光產(chǎn)生 了多普勒展寬光譜信號(hào)，經(jīng)減法器后，形成無本底飽和吸收光譜。8.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)栗浦光與第一三棱鏡的第一頂 角的高所在的直線之間的距離，調(diào)節(jié)第一探測光與第二探測光之間的距離。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小型無本底飽和吸收光譜裝置及其系統(tǒng)和控制方法。本發(fā)明采用三棱鏡，泵浦光通過原子氣室激發(fā)多普勒吸收光譜，出射后入射至三棱鏡的入射面反射形成第一探測光，與泵浦光反向且共線，并經(jīng)第一反射面和第二反射面反射后，形成第二探測光進(jìn)入原子氣室，從原子氣室出射后的第一探測光和第二探測光相減后形成無本底飽和吸收光譜；本發(fā)明解決了原有機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且龐大的問題，簡化光路結(jié)構(gòu)，可以將整個(gè)消多普勒本底飽和吸收光譜裝置集成在30mm*50mm*20mm的盒子內(nèi)；同時(shí)，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，光路便于調(diào)諧，使其機(jī)械穩(wěn)定性大幅提高，從而應(yīng)用更為廣泛。
【IPC分類】H01S5/0687
【公開號(hào)】CN105514799
【申請?zhí)枴緾N201610059277
【發(fā)明人】張胤, 熊煒, 陳徐宗
【申請人】北京大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月28日