原子蒸汽磁光调制器制造技术

本发明专利技术公开了原子蒸汽磁光调制器，该磁光调制器由直流磁场线圈１、调制磁场线圈２、恒温箱３、偏振棱镜４和６、旋光材料５组成，其中圆柱形旋光材料５的外边套圆筒形恒温箱３，在圆筒形恒温箱３外套圆筒形调制磁场线圈２，再套圆筒形直流磁场线圈１，在圆柱形旋光材料５两端加一对正交的偏振片４和６，旋光材料５采用钠、钾、铷、铯其中之一的原子蒸汽泡。本发明专利技术的优点和效果为：本发明专利技术的维尔德常数是钇铁石榴石晶的３倍以上，因此所需要的磁感应强度小，所需要的信号调制磁场幅度小，容易实现高速调制，同时，在可见光频段具有多种工作物质和工作波长供选择，大大拓展了其应用范围，而且制作造价低、工艺简单。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁光调制器，尤其涉及原子蒸汽磁光调制器。现有磁光调制器由直流磁场线圈、调制磁场线圈、偏振棱镜、旋光材料组成，其结构是在圆柱形旋光材料的外边套一圆筒形调制磁场线圈和圆筒形的直流磁场线圈，在圆柱形旋光材料两端加一对正交的偏振片。现采用的磷晃玻璃、轻火石玻璃、水晶、食盐、磷等旋光材料其维尔德常数都不足100，所需要的磁场强度很大，致使调制速度无法提高；现采用的钇铁石榴石(YIG)晶体，其维尔德常数是1700，其在磁场强度1770Gs时旋转172°/cm；掺镓YIG的维尔德常数是7200，其在磁场强度270Gs时旋转112°/cm，但其只适用于1.15～5μm的波段。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案原子蒸汽磁光调制器包含直流磁场线圈、调制磁场线圈、偏振棱镜、旋光材料，其中圆柱形旋光材料的外边套一圆筒形调制磁场线圈，再套圆筒形直流磁场线圈，在圆柱形旋光材料两端加一对正交的偏振片，特征是，该磁光调制器还包含圆筒形恒温箱，圆筒形恒温箱安置在圆柱形旋光材料与圆筒形调制磁场线圈之间，旋光材料采用钠、钾、铷、铯其中之一的原子蒸汽泡。本磁光调制起的工作原理是利用原子蒸汽在共振吸收线及其附近的强旋光特性，在原子蒸汽泡中沿光传播方向加一直流磁场和高频调制磁场，当一定波长激光入射时，先经偏振棱镜起偏变成线偏振光，光强度为I0在直流磁场的作用下，原子蒸汽将入射光旋转一定角度，在经过另一偏振片检偏后输出光强为入射光强的一半 。在高频调制线圈中加入按信号规律变化的调制电流，形成的调制磁场，改变入射光的旋转角，使出射光的强度随信号的变化在(0，I0)之间变化，以实现磁光调制的目的。本专利技术的优点和效果采用原子蒸汽作为旋光物质的磁光调制器，是钇铁石榴石晶体维尔德常数的3倍以上，因此所需要的磁感应强度小，所需要的信号调制磁场幅度小，容易实现高速调制，同时，在可见光和近红外频段具有多种工作物质和工作波长供选择，大大拓展了其应用范围，而且其制作工艺简单，造价低廉。图2是采用铯原子蒸汽泡的原子磁光调制器在不同磁场强度下的透射率。由如附图说明图1可知，原子蒸汽磁光调制器由直流磁场线圈1、调制磁场线圈2、恒温箱3、偏振棱镜4和6、旋光材料5组成，其中圆柱形旋光材料5的外边套圆筒形恒温箱3，在圆筒形恒温箱3外套圆筒形调制磁场线圈2，再套圆筒形直流磁场线圈1，在圆柱形旋光材料5两端加一对正交的偏振片4和6，旋光材料5采用钠、钾、铷、铯其中之一的原子蒸汽泡。以铯原子852nm工作波长为例恒温箱3中，温度恒定在90℃～100℃之间的某一温度，温度波动小于0.1℃，调制磁场线圈2通入调制电流，使原子蒸汽泡5所处空间可以产生-20Gs～+20Gs的均匀调制磁场，在直流磁场线圈1中通入直流电流或采用永磁体，使原子蒸汽泡5所处空间内形成70Gs的均匀直流磁场，在恒温箱3的两端外侧加一对正交的偏振棱镜，就构成了一个以铯原子蒸汽为旋光材料的原子蒸汽磁光调制器。以铯原子852nm工作波长为例，其使用方法为将激光波长调整到852nm处两条共振吸收线的中间，在这一频段，铯蒸汽磁光调制器的透射光强与波长的关系如图2所示，图2中不同的曲线表示不同的磁场强度下的透射率，可以看出，在中间频段的磁光调制度较大。先由直流磁场线圈1提供70Gs左右的均匀直流磁场，使透射光强为 再由调制磁场线圈2提供按调制信号的规律变化的-20Gs～+20Gs的均匀调制磁场，使透射光强在0.05I0～0.85I0之间按调制信号的规律变化。权利要求1.原子蒸汽磁光调制器包含直流磁场线圈(1)、调制磁场线圈(2)、偏振棱镜(4)和(6)、旋光材料(5)，其中圆柱形旋光材料(5)的外边套一圆筒形调制磁场线圈(2)，再套圆筒形直流磁场线圈(1)，在圆柱形旋光材料(5)两端加一对正交的偏振片(4)和(6)，其特征在于，该磁光调制器还包含圆筒形恒温箱(3)，圆筒形恒温箱(3)安置在圆柱形旋光材料(5)与圆筒形调制磁场线圈(2)之间，旋光材料(5)采用钠、钾、铷、铯其中之一的原子蒸汽泡。全文摘要本专利技术公开了原子蒸汽磁光调制器，该磁光调制器由直流磁场线圈1、调制磁场线圈2、恒温箱3、偏振棱镜4和6、旋光材料5组成，其中圆柱形旋光材料5的外边套圆筒形恒温箱3，在圆筒形恒温箱3外套圆筒形调制磁场线圈2，再套圆筒形直流磁场线圈1，在圆柱形旋光材料5两端加一对正交的偏振片4和6，旋光材料5采用钠、钾、铷、铯其中之一的原子蒸汽泡。本专利技术的优点和效果为本专利技术的维尔德常数是钇铁石榴石晶的3倍以上，因此所需要的磁感应强度小，所需要的信号调制磁场幅度小，容易实现高速调制，同时，在可见光频段具有多种工作物质和工作波长供选择，大大拓展了其应用范围，而且制作造价低、工艺简单。文档编号G02F1/09GK1460877SQ03128159公开日2003年12月10日 申请日期2003年6月17日 优先权日2003年6月17日专利技术者李发泉, 程学武, 高克林, 龚顺生 申请人:中国科学院武汉物理与数学研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
原子蒸汽磁光调制器包含直流磁场线圈（１）、调制磁场线圈（２）、偏振棱镜（４）和（６）、旋光材料（５），其中圆柱形旋光材料（５）的外边套一圆筒形调制磁场线圈（２），再套圆筒形直流磁场线圈（１），在圆柱形旋光材料（５）两端加一对正交的偏振片（４）和（６），其特征在于，该磁光调制器还包含圆筒形恒温箱（３），圆筒形恒温箱（３）安置在圆柱形旋光材料（５）与圆筒形调制磁场线圈（２）之间，旋光材料（５）采用钠、钾、铷、铯其中之一的原子蒸汽泡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：李发泉，程学武，高克林，龚顺生，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]