專利名稱：小型飽和吸收光譜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光光譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種飽和吸收光譜裝置。
背景技術(shù)：
飽和吸收光譜是一種高靈敏、高分辨率的激光光譜，它為研究原子、分子的能級(jí)結(jié)構(gòu)，測定原子、分子的未知參量及材料的分析與測試等方面提供了強(qiáng)有力的工具，并且隨著光譜技術(shù)及測量精度的不斷提高，顯示出越來越重要的作用，在量子光學(xué)、冷原子、光通訊、 激光頻率穩(wěn)定等方面有廣泛的應(yīng)用。飽和吸收光譜需要用到3束激光，分別為抽運(yùn)光、探測光和參考光。其中，探測光和抽運(yùn)光在空間上路徑重合相向傳輸與原子能級(jí)相互作用產(chǎn)生一路信號(hào)，參考光直接與原子作用后產(chǎn)生另一路信號(hào)，兩路信號(hào)相減后獲得飽和吸收光譜譜線。飽禾口吸收譜的方法由 K. B. MacAdam, A. Steinbach and C. Wieman 在干Ij 物 Am. J. Phys. 60 (12)，1992，1092-1111首先提出。激光器發(fā)出的激光入射到厚波璃片上，前表面反射光作為參考光，后表面反射光作為探測光，透射光為抽運(yùn)光。抽運(yùn)光經(jīng)過2個(gè)反射鏡改變傳輸方向，與探測光重合，但傳輸方向相反。各個(gè)光電探測器分別把探測光和參考光光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，經(jīng)過差分放大器相減后輸出，連接到示波器即可觀察和記錄飽和吸收譜。這種方法所用光學(xué)器件都是簡單的器件，容易構(gòu)建。但是，采用的兩個(gè)反射鏡來改變激光傳輸方向，需要占用很大的體積，不易實(shí)現(xiàn)小型化，無法在一些特殊的場合，如野外、 空間等應(yīng)用。為了解決飽和吸收譜裝置的小型化問題，專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910053423. 9的中國發(fā)明專利，公開了一種飽和吸收譜裝置，其采用光楔產(chǎn)生所需的探測光和參考光來獲得飽和吸收光譜。但是，由于參考光是抽運(yùn)光的一部分反射而來的，不能準(zhǔn)確地反應(yīng)光譜的多普勒背景譜線，導(dǎo)致最后輸出的飽和吸收光譜不能準(zhǔn)確反映原子、分子的內(nèi)部能級(jí)結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有飽和光譜吸收裝置的不足，提供一種能夠準(zhǔn)確地輸出飽和吸收光譜譜線的小型飽和吸收光譜裝置。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在底板上的左側(cè)設(shè)置有激光器，激光器右側(cè)激光出射的第一條水平光軸方向設(shè)置有二分之一波片，二分之一波片右側(cè)第一條水平光軸方向設(shè)置有第一偏振分光棱鏡，第一偏振分光棱鏡的反射方向設(shè)置有第二偏振分光棱鏡，第二偏振分光棱鏡的左側(cè)第二水平光軸方向設(shè)置有第二光電接收器，第一偏振分光棱鏡的右側(cè)和第二偏振分光棱鏡右側(cè)設(shè)置有樣品池，樣品池的右側(cè)第一偏振分光棱鏡的出射方向設(shè)置有第一光電接收器、第二偏振分光棱鏡的直射光方向設(shè)置有四分之一波片，四分之一波片右側(cè)第二條水平光軸方向設(shè)置有全反鏡，底板的右側(cè)設(shè)置有輸入端與第一光電接收器和第二光電接收器的輸出端相連的差分放大器，差分放大器的右側(cè)設(shè)置有輸入端與差分放大器的輸出端相連的示波器。[0008]本實(shí)用新型的第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡的消光比為500 1500 1，第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡的鏡面上真空蒸鍍有8 12層硒化鋅增透膜。本實(shí)用新型的全反鏡的鏡面上真空蒸鍍有4 6層三氧化二鋁反射膜。本實(shí)用新型的二分之一波片為零級(jí)波片，二分之一波片鏡面上真空蒸鍍有8 12 層硒化鋅增透膜，二分之一波片的中心波長與激光器發(fā)射的激光波長相同。本實(shí)用新型的四分之一波片的鏡面上真空蒸鍍有8 12層硒化鋅增透膜。本實(shí)用新型采用偏振分光棱鏡分光的方法，簡化了系統(tǒng)光路，實(shí)現(xiàn)了飽和吸收光譜裝置的小型化，并且能準(zhǔn)確輸出飽和吸收光譜，可廣泛用于量子光學(xué)、冷原子、光通訊、激光頻率穩(wěn)定等領(lǐng)域。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1在圖1中，本實(shí)施例的小型飽和吸收光譜裝置由激光器1、二分之一波片2、第一偏振分光棱鏡3、樣品池4、第一光電接收器5、差分放大器6、示波器7、全反鏡8、四分之一波片9、第二偏振分光棱鏡10、第二光電接收器11、底板12聯(lián)接構(gòu)成。在底板12的左側(cè)用螺紋緊固聯(lián)接件固定安裝有激光器1，本實(shí)施例的激光器1為可調(diào)諧激光器，型號(hào)為TLB7013，由Newfocus公司生產(chǎn)，激光器1發(fā)射的激光波長為780納米。底板12上激光器1右側(cè)激光出射的第一條水平光軸方向用螺紋緊固聯(lián)接件固定安裝有二分之一波片2，本實(shí)施例的二分之一波片2為零級(jí)波片，二分之一波片2鏡面上真空蒸鍍有12層硒化鋅增透膜，二分之一波片2的中心波長與激光器1發(fā)射的激光波長相同。底板12上二分之一波片2右側(cè)第一條水平光軸方向用螺紋緊固聯(lián)接件固定安裝有第一偏振分光棱鏡3，本實(shí)施例的第一偏振分光棱鏡3的消光比為1000 1，第一偏振分光棱鏡3入射光面和出射光面真空蒸鍍有12層硒化鋅增透膜。底板12上第一偏振分光棱鏡3反射方向用螺紋緊固聯(lián)接件固定安裝有第二偏振分光棱鏡10，第二偏振分光棱鏡10的結(jié)構(gòu)與第一偏振分光棱鏡3相同。底板12上第二偏振分光棱鏡10左側(cè)第二條水平光軸方向用螺紋緊固聯(lián)接件固定安裝有第二光電接收器11，第二光電接收器11的鏡面上真空蒸鍍有4層三氧化二鋁反射膜，第二光電接收器11用于接收經(jīng)第二個(gè)偏振分光棱鏡10反射的激光，第二光電接收器11的光電轉(zhuǎn)換效率為500mV/mW，第二光電接收器11將所接收的激光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。底板12上第一偏振分光棱鏡3和第二偏振分光棱鏡10的右側(cè)用螺紋緊固聯(lián)接件固定安裝有樣品池4，本實(shí)施例的樣品池4內(nèi)充有待分析的樣品銣，樣品池4內(nèi)的物質(zhì)還可為銫、鉀、甲烷等。底板12上樣品池4右側(cè)第一偏振分光棱鏡3的第一條水平出射光方向用螺紋緊固聯(lián)接件固定安裝有第一光電接收器5，第一光電接收器5的結(jié)構(gòu)與第二光電接收器11的結(jié)構(gòu)相同，激光器1、二分之一波片2、第一偏振分光棱鏡3、第一光電接收器5的中心線位于第一條水平光軸上，第一光電接收器5用于接收經(jīng)第一個(gè)偏振分光棱鏡3透射的激光，激光器1發(fā)出的激光依次穿過二分之一波片2、第一偏振分光棱鏡3、樣品池4， 到第一光電接收器5，第一光電接收器5將所接收的激光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。底板12上樣品池4的右側(cè)第二偏振分光棱鏡10的直射光方向用螺紋緊固聯(lián)接件固定安裝有四分之一波片9，四分之一波片9的鏡面上真空蒸鍍有10層硒化鋅增透膜，底板12上四分之一波片 9的右側(cè)第二水平光軸方向用螺紋緊固聯(lián)接件固定安裝有全反鏡8，全反鏡8的鏡面上真空蒸鍍有5層三氧化二鋁反射膜。第二光電接收器11、第二偏振分光棱鏡10、四分之一波片 9、全反鏡8的中心線位于第二條水平光軸上。底板12的右側(cè)設(shè)置有差分放大器6，本實(shí)施例的差分放大器6的放大倍數(shù)為10， 第一光電接收器5和第二光電接收器11的輸出端通過導(dǎo)線與差分放大器6的輸入端相連， 差分放大器6將第一光電接收器5和第二光電接收器11的輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大。差分放大器6的右側(cè)設(shè)置有示波器7，差分放大器6的輸出端通過導(dǎo)線與示波器7的輸入端相連，差分放大器6輸出電信號(hào)到示波器7中，示波器7可顯示出飽和吸收光譜譜線。實(shí)施例2本實(shí)施例的二分之一波片2的鏡面上真空蒸鍍有8層硒化鋅增透膜，第一偏振分光棱鏡3的消光比為500 1，第一偏振分光棱鏡3入射光面和出射光面真空蒸鍍有8層硒化鋅增透膜，第二偏振分光棱鏡10的消光比為500 1，第二偏振分光棱鏡10入射光面和出射光面真空蒸鍍有8層硒化鋅增透膜，全反鏡8的鏡面上真空蒸鍍有4層三氧化二鋁反射膜，四分之一波片9的鏡面上真空蒸鍍有8層硒化鋅增透膜。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3本實(shí)施例的二分之一波片2的鏡面上蒸鍍有12層硒化鋅增透膜，第一偏振分光棱鏡3的消光比為1500 1，第一偏振分光棱鏡3入射光面和出射光面真空蒸鍍有12層硒化鋅增透膜，第二偏振分光棱鏡10的消光比為1500 1，第二偏振分光棱鏡10入射光面和出射光面真空蒸鍍有12層硒化鋅增透膜，全反鏡8的鏡面上真空蒸鍍有6層三氧化二鋁反射膜，四分之一波片9的鏡面上蒸鍍有12層硒化鋅增透膜。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。本實(shí)用新型的工作過程如下激光器1發(fā)出的激光經(jīng)過二分之一波片2和第一偏振分光棱鏡3后分成具有不同偏振方向的兩束光，其中一束光通過樣品池4后作為參考光信號(hào)被第一光電接收器5接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；另一束激光作為抽運(yùn)光通過第二個(gè)偏振分光棱鏡10后被反射依次通過樣品池4、四分之一波片9、全反鏡8，經(jīng)全反鏡8反射后的激光作為探測光再次通過四分之一波片9使偏振狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，通過樣品池4后透過第二偏振分光棱鏡10射出，由第二個(gè)光電接收器11接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，第一光電接收器5和第二光電接收器11輸出的信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線輸入到差分放大器6進(jìn)行放大，差分放大器6輸出信號(hào)到示波器7，示波器7顯示出飽和吸收光譜譜線。
權(quán)利要求1.一種小型飽和吸收光譜裝置，其特征在于在底板(1 上的左側(cè)設(shè)置有激光器(1)， 激光器(1)右側(cè)激光出射的第一條水平光軸方向設(shè)置有二分之一波片O)，二分之一波片 (2)右側(cè)第一條水平光軸方向設(shè)置有第一偏振分光棱鏡(3)，第一偏振分光棱鏡C3)的反射方向設(shè)置有第二偏振分光棱鏡(10)，第二偏振分光棱鏡(10)的左側(cè)第二水平光軸方向設(shè)置有第二光電接收器(11)，第一偏振分光棱鏡C3)的右側(cè)和第二偏振分光棱鏡(10)右側(cè)設(shè)置有樣品池G)，樣品池(4)的右側(cè)第一偏振分光棱鏡C3)的出射方向設(shè)置有第一光電接收器(5)、第二偏振分光棱鏡(10)的直射光方向設(shè)置有四分之一波片(9)，四分之一波片(9) 右側(cè)第二條水平光軸方向設(shè)置有全反鏡(8)，底板(1 的右側(cè)設(shè)置有輸入端與第一光電接收器( 和第二光電接收器(11)的輸出端相連的差分放大器(6)，差分放大器⑴)的右側(cè)設(shè)置有輸入端與差分放大器(6)的輸出端相連的示波器(7)。
2.按照權(quán)利要求1所述的小型飽和吸收光譜裝置，其特征在于所說的第一偏振分光棱鏡C3)和第二偏振分光棱鏡(10)的消光比為500 1500 1，第一偏振分光棱鏡(3)和第二偏振分光棱鏡(10)的鏡面上真空蒸鍍有8 12層硒化鋅增透膜。
3.按照權(quán)利要求1所述的小型飽和吸收光譜裝置，其特征在于所說的全反鏡(8)的鏡面上真空蒸鍍有4 6層三氧化二鋁反射膜。
4.按照權(quán)利要求1所述的小型飽和吸收光譜裝置，其特征在于所說的二分之一波片 (2)為零級(jí)波片，二分之一波片( 鏡面上真空蒸鍍有8 12層硒化鋅增透膜，二分之一波片O)的中心波長與激光器(1)發(fā)射的激光波長相同。
5.按照權(quán)利要求1所述的小型飽和吸收光譜裝置，其特征在于所說的四分之一波片 (9)的鏡面上真空蒸鍍有8 12層硒化鋅增透膜。
專利摘要一種小型飽和吸收光譜裝置，在底板上的左側(cè)設(shè)激光器，激光器右側(cè)激光出射的第一條水平光軸方向設(shè)二分之一波片，二分之一波片右側(cè)第一條水平光軸方向設(shè)第一偏振分光棱鏡，第一偏振分光棱鏡的反射方向設(shè)第二偏振分光棱鏡，第二偏振分光棱鏡的左側(cè)第二水平光軸方向設(shè)第二光電接收器，第一偏振分光棱鏡和和第二偏振分光棱鏡右側(cè)設(shè)樣品池，樣品池的右側(cè)第一偏振分光棱鏡的出射方向設(shè)第一光電接收器、第二偏振分光棱鏡的直射光方向設(shè)四分之一波片，四分之一波片右側(cè)第二條水平光軸方向設(shè)全反鏡，底板的右側(cè)設(shè)通過導(dǎo)線與第一光電接收器和第二光電接收器的相連的差分放大器，差分放大器的右側(cè)設(shè)通過導(dǎo)線與差分放大器相連的示波器。
文檔編號(hào)G01N21/31GK202002883SQ20102069823
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者劉丹丹, 劉杰, 吳長江, 張輝, 阮軍, 陳江 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院國家授時(shí)中心