刘振辉 凌俐 蔡银杰 丁国益

摘 要：本文在激光光譜测量领域，利用间接泵浦法制作铷原子1529nm激发态法拉第反常色散光学滤波器（简称： 85Rb-1529nm-ESFADOF），提供了一种多渠道实现指定波长的ESFADOF的制作方法。

关键词：精密激光光谱;1529纳米;激发态法拉第反常色散光学滤波器

1 引言

激光光谱学技术是六十年代初发展起来的一门以原子理论、量子理论、光学技术和电子技术为基础的高新技术，在许多科学、医药和技术领域中得到应用，其重要性日益得到重视。原子滤光器就是其中一种涉及高精密激光光谱的滤波技术，它是基于原子吸收发射和内部能量转换的物理过程的一种滤光器件，与干涉滤光片和双折射滤光片相比，具有接收角大、带宽窄和滤光效率高等优点，在红外探测、遥感、激光雷达和空间光通信等领域有着非常重要的应用。其中铷原子滤光器由于所涉及波段的应用很重要，在国际、国内均受到特别关注。

传统的法拉第反常色散滤波器（FADOF）频率受限于原子的基态与激发态，现在研发出来的激发态法拉第反常色散滤波器（ESFADOF）可工作于原子激发态与激发态之间，大大拓展了滤波器的工作频率范围。设计ESFADOF的关键是将基态原子激发到低激发态。一般的方法是直接泵浦法，用一个对应波长的激光器将原子从基态激发到低激发态，这种方法虽然简单，但是方法单一。本文提出一种新的解决方案----间接泵浦法，用两个激光器级联实现将基态原子泵浦到低激发态，为实现两个激发态间工作的ESFADOF奠定基础。这种根据原子能级条件级联的激光器激励方法方案很多，大大拓展了ESFADOF的设计渠道。

2 研究方法

间接泵浦85Rb-1529nm-ESFADOF装置是基于85Rb原子能级，将原来直接泵浦的85Rb 52S1/2→52P3/2对应的780nm激光，用85Rb 52S1/2→52P1/2→62S1/2→52P3/2对应的795nm和1324nm激光器级联泵浦代替，如图1所示。该方法中，泵浦的实现方式变得更加灵活，且实现方案不唯一。

3 讨论

间接泵浦法制作的85Rb-1529nm-ESFADOF首先将1529nm信号光分成两束，一束通过铷泡形成饱和吸收谱，作为频率参考;另一束通过加了磁场和温度的铷泡形成滤光信号。铷泡温度加热范围是0-300℃，磁场范围300G-800G。用795nm和1324nm激光两边对打穿过85Rb原子气室，起到将基态85Rb原子泵浦到低激发态的作用，然后1529nm信号先经过起偏器起偏，再穿过处于加热磁场中的85Rb原子气室旋光，只有满足条件的1529nm有用信号光能顺利通过第二检偏器的检偏，穿过整个ESFADOF滤光系统，实现滤光。实验中，可以找到最佳温度和磁场下最强滤光信号。

图2是间接泵浦85Rb-1529nm-ESFADOF装置的结构示意图。信号光由1529nm的外腔半导体激光器产生，经分光镜分成两束，一束经85Rb铷原子蒸汽室C2，与铷原子相互作用后被光电探测器D2接收，接收到的吸收谱用作频率标定;另一束经格兰泰勒棱镜G1起偏，变成线偏振光，穿过处在稳恒磁场中的85Rb铷原子蒸汽室C1，该磁场可由两个放在蒸汽室C1两侧的永久磁铁产生，经过检偏器G1（偏振方向与1324nm激光器垂直），最后被探测器D1接收。格兰泰勒棱镜G1和G2的消光比高达105：1。795nm外腔半导体激光器和1324nm外腔半导体激光器分别由对应的795nm反射镜和1324nm反射镜反射对打穿过85Rb铷原子蒸汽室C1，起到间接泵浦的作用。铷泡长度5cm，外面包裹着加热片，用来加热铷泡气室，温度在室温到300℃连续可调，温标精度0.2℃。永磁铁放置在铷泡四周，通过调节其与铷泡的距离来调节磁场的大小。由于整个装置在厘米的量级，可以近似认为铷泡处在均匀磁场中。为了消除外磁场对实验的影响，我们为整个ESFADOF滤光系统外加了磁屏蔽装置。

本文提供的这种间接泵浦法制作的 85Rb-1529nm-ESFADOF装置，可实现方案很多，为大家提供了一种多渠道实现指定波长的ESFADOF的制作方法。

参考文献：

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