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消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置

阅读：94发布：2020-05-15

专利汇可以提供消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置，包括有激光器，依次设置于激光器射出激光光路上的光隔离器、半波片、第一分光棱镜和全反射镜；其中第一分光棱镜和全反射镜表面与激光光路之间呈锐角设置，第一分光棱镜的两个表面反射的两组平行反射光的光路上依次设置有第一中性衰减片、铷汽室、第二分光棱镜和差分光电探测器，所述的第二分光棱镜和所述全反射镜平行且相对设置，第二分光棱镜和全反射镜之间的光路上还设置有第二中性衰减片。利用该策略装置能够准确地测定原子的能级间距，并用其将激光频率准确地锁定在原子跃迁的中心频率上。，下面是消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置，其特征在于：包括有激光器，依次设置于激光器射出激光光路上的光隔离器、半波片、第一分光棱镜和全反射镜；
其中第一分光棱镜和全反射镜表面与激光光路之间呈锐角设置，第一分光棱镜的两个表面反射的两组平行反射光的光路上依次设置有第一中性衰减片、铷汽室、第二分光棱镜和差分光电探测器，所述的第二分光棱镜和所述全反射镜平行且相对设置，第二分光棱镜和全反射镜之间的光路上还设置有第二中性衰减片。
2.根据权利要求1所述的消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置，其特征在于：所述的激光器为420nm外腔半导体激光器，功率为20mw，发射出的激光的光束直径为2mm；所述半波片对应的波长为420nm，所述的第一分光棱镜及第二分光棱镜为HR420nm 型分光棱镜，所述的第一中性衰减片及第二中性衰减片对应的波长为420nm，所述的全反镜对应的波长为420nm。
3.根据权利要求1或2所述的消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置，其特征在于：所述的差分光电探测器具有两个420nm探头。
4.根据权利要求1或2所述的消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装
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置，其特征在于：包含 Rb的所述铷汽室的尺寸为长5cm，直径为3cm。

说明书全文

消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于激光光谱测量领域，涉及一种双光束超精细饱和吸收激光光谱测量装置，可应用各种波长饱和谱的测量。

背景技术

[0002] 激光光谱技术中的饱和吸收光谱技术，通过消多普勒背景噪声的方法，将光谱分辨率较之普通吸收光谱技术提高了几个数量级。消多普勒噪声的饱和吸收信号，其线宽只受原子跃迁能级自然线宽、激光器线宽的局限，随收到激光强度、磁场大小和汽室泡温度的的变化而略有变化。具体的，它是利用单色可调谐激光，从众多多普勒速度分布的原子气体中将具有速度为零的原子选出，利用泵浦激光提供的能量，饱和吸收，形成饱和吸收光谱信号，在探测器中接收。实验中，当激光频率和原子跃迁频率严格相同时，就会形成相对中心对称的正向饱和吸收峰，而饱和吸收峰的中心的频率位置就是对应于原子跃迁谱线的中心位置。实用新型内容

[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置。

[0004] 为实现本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现：消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置，包括有激光器，依次设置于激光器射出激光光路上的光隔离器、半波片、第一分光棱镜和全反射镜；其中第一分光棱镜和全反射镜表面与激光光路之间呈锐角设置，第一分光棱镜的两个表面反射的两组平行反射光的光路上依次设置有第一中性衰减片、铷汽室、第二分光棱镜和差分光电探测器，所述的第二分光棱镜和所述全反射镜平行且相对设置，第二分光棱镜和全反射镜之间的光路上还设置有第二中性衰减片。

[0005] 作为优选方案：所述的激光器为420nm外腔半导体激光器，功率为20mw，发射出的激光的光束直径为2mm；所述半波片对应的波长为420nm，所述的第一分光棱镜及第二分光棱镜为HR420nm 型分光棱镜，所述的第一中性衰减片及第二中性衰减片对应的波长为420nm，所述的全反镜对应的波长为420nm。

[0006] 作为优选方案：所述的差分光电探测器具有两个420nm探头。

[0007] 作为优选方案：包含87Rb的所述铷汽室的尺寸为长5cm，直径为3cm。

[0008] 与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：利用该策略装置能够准确地测定原子的能级间距，并用其将激光频率准确地锁定在原子跃迁的中心频率上。这种饱和吸收光谱信号对应原子的能级跃迁线非常稳定，可以作为激光频率的绝对参考标准，在激光稳频、实现窄线宽的激光光源等方面具有重要的应用价值。附图说明

[0009] 图1是本实用新型的结构示意图。

[0010] 1、激光器；2、光隔离器；3、半波片；4、第一分光棱镜；5、第二分光棱镜；6、第一中性衰减片；7、第二中性衰减片；8、全反射镜；9、差分光电探测器；10、铷汽室。

具体实施方式

[0011] 下面根据附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。

[0012] 根据图1所示，本实施例所述的消除多普勒吸收背景的双光束饱和吸收激光光谱测量装置，包括有激光器1，依次设置于激光器射出激光光路上的光隔离器2、半波片3、第一分光棱镜4和全反射镜8；其中第一分光棱镜和全反射镜表面与激光光路之间呈锐角设置，第一分光棱镜的两个表面反射的两组平行反射光的光路上依次设置有第一中性衰减片6、铷汽室10、第二分光棱镜5和差分光电探测器9，所述的第二分光棱镜和所述全反射镜平行且相对设置，第二分光棱镜和全反射镜之间的光路上还设置有第二中性衰减片7。

[0013] 所述的激光器为420nm外腔半导体激光器，功率为20mw，发射出的激光的光束直径为2mm，线宽小于1MHz，连续调谐大于10GHz；所述半波片对应的波长为420nm，所述的第一分光棱镜及第二分光棱镜为HR420nm 型分光棱镜，所述的第一中性衰减片及第二中性衰减片对应的波长为420nm，所述的全反镜对应的波长为420nm；所述的差分光电探测器具有87
两个420nm探头。所述包含 Rb的铷汽室的尺寸为长5cm，直径为3cm。

[0014] 根据铷原子420nm 跃迁的超精细能级结构以及偶极跃迁定则，5S1/2，F=2到6S3/2，F=1,2,3和5S1/2，F=1到6S3/2，F=0,1,2，具体的处于基态5S1/2的超精细能级F=2上的原子可以向上跃迁到激发态6S3/2的超精细能级F=1,2,3上，处于基态5S1/2的超精细能级F=1上的原子可以向上跃迁到激发态6S3/2的超精细能级F=0,1,2上。

[0015] 所述的激光器发射出的激光经过第一分光棱镜之后分为三束，其中两束平行出射的光是第一分光棱镜前后表面反射光，另一束是透射光；通过调整半波片可调节反射光功率及透射光功率的大小；透射光作为功率较强的泵浦光，经过全反射镜反射，第二中性衰减片功率调整，及第二分光棱镜的反射之后与其中一条第一分光棱镜反射的光重叠；在重叠85 87
的光路上放温度可调的所述铷汽室（即铷原子蒸汽室，内含成分 Rb及 Rb）；经分第一分光棱镜反射的两束光经过第一中性衰减片功率调节，透过第二分光棱镜到差分探测器进行探测；所述光隔离器用来隔离光路中反馈给激光器的光，保证激光器的正常工作。所述的透射光为反射光光强的5倍。

[0016] 图1中所示第一分光棱镜反射出的两束平行的反射光，一束与泵浦光重叠，另一束直接透过铷汽室作为参考光，检测与泵浦光重叠的探测光得到的是具有多普勒吸收背景的饱和吸收光谱，而参考光只具有多普勒吸收背景，经过差分探测之后就可以获得消除多普勒吸收背景的饱和吸收谱。

[0017] 每幅饱和吸收光谱图像中有6个吸收峰，其中三个吸收峰是由沿着垂直光传播方向运动的原子导致的泵浦光和探测光之间的相互作用；另外三个吸收峰是交叉跃迁信号，是由具有一定速度的原子，多普勒频移后与泵浦光的共振跃迁和多普勒频移后与探测光的共振跃迁导致的交叉作用。

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