專利名稱：永磁體原子濾光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及磁學(xué)、光學(xué)、無線電電子學(xué)和原子物理學(xué)，更具體涉及一種磁場可調(diào)的永磁體原子濾光器。
FADOF已有許多應(yīng)用，例如高速光調(diào)制，激光鎖頻，太陽光Na線的觀測等，目前使用的FADOF原子濾光器有如下幾種一種是傳統(tǒng)用于產(chǎn)生磁場的永磁體是一塊整體材料，其在制造、充磁過程中難以保證在大的體積里達到一個確定的磁場強度，且體積大，另一種使用不同的原子蒸汽作為工作介質(zhì)的原子濾光器，用電磁鐵可以方便地調(diào)節(jié)磁場強度，但需要配備電源，在較小的體積里難以達到所需要的磁場強度；它們都存在一些問題，一是使用通常產(chǎn)生幾百高斯磁場的電磁鐵，且有較大的體積和重量；二是使用傳統(tǒng)的永磁鐵，磁場強度不可調(diào)，且體積大；三是不適合在Na熒光Lidar里使用；另外傳統(tǒng)的光學(xué)濾光片，由于寬的帶寬、低的透過率和低帶外抑制比，不能滿足Na熒光Liadar白天工作的需要。
本實用新型的目的是提供了一種永磁體原子濾光器，采用兩個磁極，磁場強度可調(diào)，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，解決了Na熒光Lidar在白天正常工作的問題。
為了達到上述目的，本實用新型采用以下措施由原子蒸汽泡加縱向磁場和位于蒸汽泡兩邊的兩片偏振方向相互垂直的偏振片組成，其工作原理是利用磁場中Na原子D1和D2線附近反常色散特性，使得沿著縱向磁場方向的入射信號激光或者熒光偏振而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在較窄原子線寬帶通內(nèi)高透過，而在通帶外側(cè)時強的本底噪聲產(chǎn)生高抑制。從材料上，對旋轉(zhuǎn)馬口磁鐵采用NdFeB合金制作，其在達到高的磁場強度條件下能夠減小體積，以便能夠方便地用于Na熒光Lidar裝置；從結(jié)構(gòu)上，采用兩個磁極，在內(nèi)中心直徑25mm和長50mm體積里產(chǎn)生一個均勻磁場區(qū)，并使得兩個磁極之間距離可調(diào)，以滿足在一定范圍里的磁場強度可調(diào)，為了充磁方便，每一個磁極由八塊扇形磁鐵拼成，為了不影響工作溫度和使用壽命，采用一個加長的Na池，使得Na原子濾光器工作溫度從190℃降低到160℃。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果結(jié)構(gòu)簡單，體積小，滿足了Na熒光Lidar系統(tǒng)的需要；滿足了一定范圍里的磁場強度可調(diào)Na原子濾光器工作溫度降低約30℃，從而延長了Na原子濾光器的使用壽命。通過測量得到FADOF的純透過率為79％，綜合透過率為55.5，帶外光噪聲抑制比為3.2×10-5，本Na原子濾光器的半線寬(FWHM)為2GHz(0.0023nm)，用于Na熒光Lidar中，使之能夠在白天陽光下正常工作。


圖1為永磁體原子濾光器結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
按
圖1可知，護套2與磁極1外徑相吻合，護套2套在磁極1外，保護和外屏蔽永磁體磁場，磁極1內(nèi)徑有螺紋并與支架3外徑的螺紋相吻合，磁極1支架3相連，支架3位于磁極1內(nèi)孔徑，固定磁體位置，并且可以使得兩個磁極之間位置方便地調(diào)節(jié)(在一個范圍里調(diào)節(jié)磁場強度)，磁極1為NdFeB合金材料，由兩個磁極1組成，在內(nèi)Na池7中心范圍形成一個達到1800高斯磁場強度的軸向均勻磁場區(qū)，減小體積，滿足了Na熒光Lidar裝置的需要，兩個磁極1之間距離由轉(zhuǎn)動磁極改變在支架上的位置而變動。兩個磁極1之間距離可調(diào)，以滿足一定范圍的磁場強度可調(diào)。爐子6直接放在支架3內(nèi)，由聚四氟乙烯塑料制成的保溫套，內(nèi)有控溫、測溫用鉑金絲電阻，在工作中能夠保證Na池7里的Na蒸汽恒定在一個所要求的原子數(shù)密度，爐子6內(nèi)裝有雙繞的電加熱絲8，電加熱絲8雙繞在Na池7外，將外部直流電源提供的電能變成熱能，對Na池7進行加熱，使Na金屬變成Na蒸汽。爐子6包括有控溫和測溫鉑金絲電阻，電加熱絲8內(nèi)徑里放置Na池7，其四周不直接與電加熱絲8相接觸，僅依靠Na池7尾部支撐，Na池懸空，Na池7放置于爐子6內(nèi)，Na池7由95材料玻璃制作，是Na原子濾光器的核心，包含作為工作介質(zhì)的Na金屬，在工作中，Na金屬由爐子6加熱形成Na原子蒸汽，充入Na金屬之前的真空度優(yōu)于10-5Torr。爐子6兩側(cè)與光學(xué)玻璃窗片5相連，入射格蘭棱鏡4、出射格蘭棱鏡9裝在玻璃窗片5外側(cè)，入射格蘭棱鏡4，與出射格蘭棱鏡9的線偏振方向相互垂直放置，以保證入射信號光在π/2轉(zhuǎn)動角的最大傳輸，它們的消光比為10-5。光學(xué)玻璃窗片5安裝于爐子6上，位于Na池7兩側(cè)，其作用是保持爐內(nèi)溫度、防止熱空氣影響格蘭棱鏡的性能，并允許信號光盡可能小損失地通過。出射格蘭棱鏡9與入射格蘭棱鏡4配對使用。
權(quán)利要求1.一種永磁體原子濾光器，它由磁極(1)、支架(3)、爐子(6)構(gòu)成，其特征在于磁極(1)與支架(3)相連，支架(3)位于磁極(1)內(nèi)，護套(2)套在磁極(1)外，入射格蘭棱鏡(4)裝在玻璃窗片(5)外側(cè)，與出射格蘭棱鏡(9)相互垂直放置，光學(xué)玻璃窗片(5)安裝在爐子(6)上，位于Na池(7)兩側(cè)，電加熱絲(8)雙繞在爐子(6)內(nèi)，環(huán)繞在Na池(7)外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁體原子濾光器，其特征是爐子(6)放在支架(3)內(nèi)，爐子(6)內(nèi)裝有雙繞電加熱絲(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁體原子濾光器，其特征是Na池(7)放置于爐子(6)內(nèi)，電加熱絲(8)內(nèi)徑里放置Na池(7)，其四周不與電加熱絲(8)相接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁體原子濾光器，其特征是爐子(6)兩側(cè)與光學(xué)玻璃窗片(5)相連，入射格蘭棱鏡(4)、出射格蘭棱鏡(9)裝在光學(xué)玻璃窗片(5)外。
專利摘要本實用新型公開了一種永磁體原子濾光器,它由磁極、支架、爐子構(gòu)成,磁極與支架相連,支架位于磁極內(nèi),護套套在磁極外,入射格蘭棱鏡裝在玻璃窗片外側(cè),與出射格蘭棱鏡相互垂直放置,光學(xué)玻璃窗片安裝在爐子上,位于Na池兩側(cè),電加熱絲雙繞在爐子內(nèi),環(huán)繞在Na池外,爐子放在支架內(nèi),爐子內(nèi)裝有雙繞電加熱絲。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單,體積小,磁場強度可調(diào),工作溫度降低30℃,延長了使用壽命,白天在陽光下正常工作。
文檔編號G02F1/00GK2394242SQ9924530
公開日2000年8月30日 申請日期1999年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月12日
發(fā)明者胡志林, 孫獻平, 曾錫之 申請人:中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)字研究所