一種紫外原子濾光器及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光頻原子濾光器技術和光學器件技術領域，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的原子濾光器及其方法。
【背景技術】
[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)這種法拉第效應而實現(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)點遠遠好于一般的干涉濾光器。在對信噪比要求較高時，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、激光雷達和遙感、激光單模穩(wěn)頻、光頻原子頻率和波長標準等各種科學和領域都有著許多重要應用。
[0003]隨著科學技術的發(fā)展，以及不同應用場景需求的提高，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的躍迀波長，因此在具體的原子濾光器應用方面，一定要先確定好所需的波長及其對應原子。國內(nèi)外已有的文章、專利報道等文獻信息中，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]本發(fā)明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、紫外激光波長標準和計量等領域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術的不足，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及其方法。
[0006]本發(fā)明的紫外原子濾光器，包括:
[0007]—個充有堿金屬銣原子的原子氣室；
[0008]兩個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]所述各部件外還設有一金屬外殼。
[0016]這種紫外原子濾光器的方法，包括如下步驟:
[0017]I)利用一充有堿金屬銣原子的原子氣室、兩個紫外波段格蘭泰勒棱鏡或偏振片、一磁場源和一溫度控制系統(tǒng)；
[0018]2)調(diào)節(jié)優(yōu)化好所述兩個紫外波段格蘭泰勒棱鏡或偏振片的偏振方向至交理想的的互相正交垂直位置；
[0019]3)利用溫度控制電路系統(tǒng)對所述堿金屬銣原子的原子氣室進行溫度在120攝氏度到400攝氏度的范圍內(nèi)進行控制，按照應用紫外波長的需求，分別達到紫外濾光器的效果在 297.0nm、300.0nm、301.5nm、308.2nm、311.3nm、315.8nm、322.8nm、322.9nm、334.9nm、335.0nm、358.7nm、359.2nm的紫外波長處最優(yōu)的效果；
[0020]4)調(diào)節(jié)優(yōu)化磁場源的大小，按照紫外原子濾光器在紫外波長的應用需求，分別達到濾光器的效果 297.0nm、300.0nm、301.5nm、308.2nm、311.3nm、315.8nm、322.8nm、322.9nm、334.9nm、335.0nm、358.7nm、359.2nm 的紫外波長處最優(yōu)的效果。
[0021]作為優(yōu)選:步驟I)中銣原子的原子氣室內(nèi)充入100微克到I毫克量的銣原子。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明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的紫外波長處實現(xiàn)法拉第反常色散效應，實現(xiàn)了一種基于堿金屬銣原子氣室的紫外原子濾光器，并提供了其具體實現(xiàn)方法。本發(fā)明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紫外躍迀振子強度較弱的缺點，實現(xiàn)紫外原子濾光器，設計原理明晰，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、紫外激光波標準測試等領域具有重要意義。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實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；
[0024]圖2為本發(fā)明實施例的銣原子紫外波長躍迀的相關能級結(jié)構(gòu)與紫外波長示意圖；
[0025]圖3為應用本發(fā)明實施例的堿金屬銣原子紫外原子濾光器的流程圖。
[0026]附圖標記說明: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。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步描述。雖然本發(fā)明將結(jié)合較佳實施例進行描述，但應知道，并不表示本發(fā)明限制在所述實施例中。相反，本發(fā)明將涵蓋可包含在有附后權利要求書限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的替換物、改進型和等同物。
[0028]紫外測試光源I經(jīng)過第一紫外格蘭泰勒棱鏡2，到達處于第一環(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