集合式拉曼增强原子蒸汽滤光信号方法与装置

摘要

本发明公开了集合式拉曼增强原子蒸汽滤光信号方法及装置，该方法在单个原子蒸汽泡里集合利用了原子受激拉曼增益和原子蒸汽的法拉第反常色散效应两个特性。实现本发明方法的装置由一个窄带偏振分束器、两个全反射镜、一个部分尺寸外加磁场的原子蒸汽泡、一个孔径可调光阑、一对格兰汤姆森棱镜组成。本发明通过微弱信号光与抽运激光偏振方向相互垂直以及频率匹配，在部分尺寸外加磁场的原子蒸汽泡里增强原子滤光信号十倍以上，并利用光学选偏器件抑制抽运激光的散射光和通带外背景光，具有高抑制比(～105)和滤光波长可调等特点。本发明显著提高了原子蒸汽滤光特性和探测灵敏度，对远距离激光通信和自由空间量子通信等领域应用具有重要意义。

主权项

一种集合式拉曼增强原子蒸汽滤光信号的方法，其步骤是：(a)使用一个部分尺寸外加磁场的原子蒸汽泡，一束水平偏振的抽运激光照射在无磁场区域的原子蒸汽上，调节其相对于微弱信号光在一个失谐频率上，改变了蒸汽泡内原子能级上的粒子布居数，使原子发生极化；(b)一束竖直偏振的微弱信号光与抽运激光交叉合束后一起传输通过极化后的原子蒸汽时，其折射率发生变化；(c)抽运激光和微弱信号光的频率同时满足原子虚能级双光子共振条件，微弱信号光的相对强度经过原子受激拉曼增益过程在原子蒸汽泡的无磁场区域获得增强；(d)相继，抽运激光与被增强的信号光分束并一起传输通过原子蒸汽泡外加磁场区域，法拉第反常色散效应使得增强的信号光偏振方向发生偏转；(e)再利用光学选择偏振方法，抑制抽运激光的散射光和通带外宽频谱背景光，不影响被增强信号光的相对强度；(f)最终由安装在通信接收机里的光电探测器测量获得相对强度增强的原子蒸汽滤光信号。