本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型的激發(fā)態(tài)原子濾光器。

背景技術(shù)：

原子濾光器是基于原子蒸汽對躍遷能級波長位置處的信號光的超窄帶寬特性制作的濾光器件。與傳統(tǒng)的濾光器如干涉濾光片相比，其具有窄帶寬，高透射率，視場角大，帶外抑制比高的特點。這種濾光器在自由空間光通信，深空通信，遙感，激光雷達，氣象，水下光通信等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。

原子蒸汽因其固有的超窄帶共振特性(0.001nm)引起了人們基于原子共振躍遷研究濾光器的興趣。1978年首次利用鈉蒸汽實現(xiàn)了紅外量子計數(shù)器，即通過鈉原子激發(fā)態(tài)之間的共振躍遷把紅外信號光子轉(zhuǎn)換到可探測的波段進行探測。基于該原型，人們實現(xiàn)了原子共振濾光器(ARF)，它將入射的信號光轉(zhuǎn)換為其它波段的信號光進行探測，并通過外加具有不同透過窗口的濾光片來抑制帶外噪聲，這種最初的原子濾光器覆蓋了紫外到近紅外波段。在八九十年代，它在激光雷達，深空通信中得到了廣泛的應用研究。由于共振原子濾光器是基于原子對光的吸收和發(fā)射工作的，所以其的響應速率較慢，而且由于中間經(jīng)歷了波長轉(zhuǎn)換過程，因此它不能用于成像。并且受到轉(zhuǎn)換效率影響，這種原子濾光器的透射率不是很高。

法拉第反常色散原子濾光器模型在1982年被首次提出。它是基于原子在磁場中對信號光的法拉第旋光效應來工作的。法拉第反常色散原子濾光器由原子氣室，施加于原子氣室的縱向磁場，以及原子氣室兩端偏振方向相互垂直的偏振片構(gòu)成。在磁場中，Zeeman分裂使得原子對左旋和右旋圓偏振光有不同的共振躍遷頻率。當線偏振光入射時，其相同頻率的左旋和右旋圓偏振分量將處于原子不同的共振躍遷強度位置，使得原子對這兩個分量有不同的折射率。由于折射率不同，左旋和右旋圓偏振分量在原子蒸汽中傳播相同的距離后將有不同的相位延遲，使得它們合成的線偏振光的偏振方向相比入射時將發(fā)生旋轉(zhuǎn)。由于兩片偏振片偏振方向相互垂直，所以只有偏振旋轉(zhuǎn)角度接近90度的信號光才 能通過兩片偏振片。又因為只有頻率位于共振躍遷線附近的信號光才有顯著的旋光效應，因此只有頻率位于共振躍遷位置附近較窄帶寬(0.001nm)內(nèi)的信號光才能通過該系統(tǒng)。相比于原子共振濾光器，由于不需要經(jīng)過中間的頻率轉(zhuǎn)換過程，因此法拉第反常色散原子濾光器具有響應速率快，透射率高，可用于成像等優(yōu)點。為了增加法拉第反常色散原子濾光器的應用波段，激發(fā)態(tài)法拉第反常色散原子濾光器于1995年被提出。它首先經(jīng)過泵浦激光將原子抽運至激發(fā)態(tài)作為濾光器的工作下能級，再基于上述法拉第旋光原理完成濾光過程。

由于旋光效應的大小正比于氣室內(nèi)的原子數(shù)密度，所以為了保證濾光器具有較高的透過率，需要加熱模塊對原子氣室進行加熱并進行控溫，以增加氣室內(nèi)原子數(shù)密度并使其保持穩(wěn)定。對于激發(fā)態(tài)反常色散原子濾光器，還需要配置一臺高功率且較穩(wěn)定的泵浦激光將原子由基態(tài)抽運至激發(fā)態(tài)。加熱模塊的存在限制了法拉第反常色散原子濾光器的使用范圍如紅外探測領(lǐng)域，并且會給系統(tǒng)帶來一定的熱噪聲。而配置泵浦激光器則將大大增加器件的成本，并且?guī)砑夹g(shù)上的難題，如對激光器頻率穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性的控制等等，此外這也將使濾光器的體積變得龐大，限制其使用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種新型的空心陰極燈激發(fā)態(tài)原子濾光器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：其采用Rb陰極燈作原子氣室，依靠對陰極燈細管內(nèi)的材料放電來增加Rb原子數(shù)密度而不必采用對傳統(tǒng)原子氣室加熱的方式。同時將Rb陰極燈置于內(nèi)壁780nm高反材料制成的容器中，容器通光孔放置對780nm高反，1529nm高透的濾光片，這使得陰極燈放電激發(fā)后原子躍遷回基態(tài)發(fā)出的780nm光信號能夠作為泵浦光而被反射回陰極燈內(nèi)將Rb原子由基態(tài)泵浦至激發(fā)態(tài)。該設(shè)計不需要使用泵浦激光器作為泵浦方案。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用陰極燈作為原子氣室，依靠對陰極燈中心細管內(nèi)的放電來增加原子數(shù)密度，從而不需要傳統(tǒng)激發(fā)態(tài)原子濾光器構(gòu)型中的加熱模塊，使得溫度限制使用環(huán)境的問題得以解決，擴大了原子濾 光器的使用范圍。由于氣室內(nèi)放電后，絕大多數(shù)原子將處于所需的激發(fā)態(tài)，這些原子向基態(tài)躍遷時的發(fā)光波段處于泵浦光波段780nm，因此將Rb陰極燈置于內(nèi)壁為780nm高反材料制成的容器中，同時通光孔放置對780nm高反而對1529nm高透的濾光片，使得躍遷發(fā)出的780nm光信號能夠作為泵浦光而被反射回陰極燈內(nèi)將Rb原子由基態(tài)泵浦至激發(fā)態(tài)。這種構(gòu)型的新型激發(fā)態(tài)原子濾光器不需要使用額外的泵浦激光，能夠大大節(jié)省成本，并增加使用的便捷性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中(1).Rb原子陰極燈。(2).內(nèi)壁對780nm泵浦光具有高反射率的容器。(3.1)、(3.2).兩個通光孔。(4.1)、(4.2).對1529nm信號光具有高透過濾而對780nm泵浦光具有高反射率的濾光片。(5.1)、(5.2).偏振方向相互垂直的偏振片。(6).1529nm信號光。(7).反射回陰極燈的780nm泵浦光。(8).磁場。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。實施方式如圖一所示，其中(1)為Rb原子陰極燈及其控制器。(2)為內(nèi)壁對780nm泵浦光具有高反射率的容器。其上開有兩個通光孔(3.1)和(3.2)，通光孔上安裝了對1529nm信號光具有高透過濾而對780nm泵浦光具有高反射率的濾光片(4.1)和(4.2)。通光孔外固定放置了偏振方向相互垂直的一對偏振片。信號光從偏振片的任意一側(cè)入射，如(5.2)測。通過濾光片(4.2)后進入加有磁場(8)的Rb原子陰極燈(1)。控制器控制銣原子陰極燈處于放電狀態(tài)，以增加其內(nèi)的Rb原子數(shù)密度。陰極燈內(nèi)原子蒸汽的法拉第旋光效應使得信號光的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角接近90度的頻率分量可以通過系統(tǒng)的第二片偏振片(5.2)。在陰極燈放電激發(fā)的過程中，由于原子躍遷將發(fā)出780nm的泵浦光(7)。泵浦光將被通光孔口的濾光片(4.1)和(4.2)以及容器壁反射回陰極燈內(nèi)將Rb原子由基態(tài)泵浦至激發(fā)態(tài)作為濾光器的工作下能級。