一种1.5微米波段的反常色散滤光器及过滤信号的方法技术

本发明专利技术公开了一种1.5微米波段的反常色散滤光器及过滤信号的方法，属于光电子技术领域。本方法为：1)在滤光光路中依次放置一第一起偏器、一铷灯、一第二起偏器；2)通过一加热装置将铷灯加热到设定温度范围内，并进行温度控制；3)为铷灯提供所需的射频功率，使铷灯对目标信号光偏振面进行偏转；4)调整第一起偏器或第二起偏器的偏振方向，对输入的信号光进行过滤，得到该目标信号光。本滤光器包括第一起偏器、铷灯、第二起偏器；其中，铷灯置于一静磁场内，且靠近第一、二起偏器的两端可透光；铷灯外绕有一射频耦合线圈，并设有一加热装置。本发明专利技术降低了激发态原子滤光器的系统体积和成本，可实现对不同波长同时滤波效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电子
，涉及一种利用原子在磁场中产生的反常色散现象进行滤光的原子滤光器及使用该滤光器过滤光通信波段1. 5微米信号光的方法。
技术介绍
1.5微米波段是光通信的重要波段之一。光信号容易受日光星光等杂散光的干扰， 滤光器的作用就是屏蔽信号光频率以外的其他频率的干扰光，因此必不可少。利用原子色散效应的滤光器相比利用原子吸收效应的滤光器来说，具有响应速度快，透过率大的特点， 相比传统的干涉滤光片以及双折射晶体滤光器来说具有更窄的带宽，更好的边带抑制比， 更大的视场角度，更大的透过率，并且工作频率在一定范围内可调谐，在光通信领域有着很大的发展优势。对于1. 5um波段来说，铷原子是一个很好的选择，其能级5P3/2-4D5/2， 5P3/2-4D3/2之间的跃迁频率分别是1529. 37nm, 1529. 26nm (真空波长)，可以用来为 1529nm的光通信信号进行滤波。铷原子的这些跃迁属于激发态能级之间的跃迁，所以相应的反常色散滤光器应是激发态反常色散滤光器。到目前为止，国际上所有的激发态原子滤光器(ESFAD0F)系统中，泵浦激光都是必不可少的组成部分。它用于将原子从基态泵浦到激发态。具体拿铷原子15 !!的 ESFAD0F来说，需要用一束780nm的激光将原子从基态5S1/2泵浦到第一激发态5P3/2，然后才会对的信号光进行滤光。而且激光频率的稳定度对泵浦的效果影响也很大，所以通常一套稳频系统是不可缺少的。泵浦激光系统及其稳频系统都大大增加了滤光器系统的成本和体积。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于减少传统的铷原子15 !! ESFAD0F结构和成本，提出一种新型的滤光器结构，采用无极放电铷原子灯，利用铷灯的射频功率将铷灯内的原子激发到5P3/2激发态，实现了省去传统系统结构中昂贵的780nm泵浦激光系统的目的。大大降低了滤光器的成本、体积和复杂度。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种1. 5微米波段的反常色散滤光器过滤信号的方法，其步骤为1)在滤光光路中依次放置一第一起偏器、一铷灯、一第二起偏器；其中，所述铷灯置于一静磁场内，且靠近所述第一、二起偏器的两端可透光；2)通过一加热装置将所述铷灯加热到设定温度范围内，并进行温度控制；3)为所述铷灯提供所需的射频功率，使铷灯对目标信号光偏振面进行偏转；4)调整所述第一起偏器或第二起偏器的偏振方向，对输入的信号光进行过滤，得到该目标信号光。进一步的，所述静磁场为一均勻静磁场；所述静磁场方向与铷灯的滤光方向平行或垂直。进一步的，所述静磁场、铷灯位于一磁屏蔽盒内。进一步的，通过一第一磁体和一第二磁体提供所述静磁场，其中所述第一磁体和第二磁体极性相对，平行或垂直于所述铷灯的滤光方向放置。进一步的，通过一射频耦合线圈为所述铷灯提供所需射频功率；其中，所述铷灯位于所述射频耦合线圈内，所述加热装置以及所述射频耦合线圈位于所述屏蔽盒内。进一步的，通过一加直流电的射频耦合线圈提供所述静磁场，其中所述铷灯放置于所述射频耦合线圈内；所述静磁场为一均勻静磁场，所述静磁场和所述铷灯位于一磁屏蔽盒内。进一步的，通过在所述射频耦合线圈上加一交流电，提供所述射频功率；所述加热装置以及所述射频耦合线圈位于所述屏蔽盒内。进一步的，根据射频功率激发所述铷灯产生的光的颜色，确定该目标信号光所需的射频功率。进一步的，所述信号光以设定角度从所述第一起偏器入射面入射；其中，所述信号光与入射面的夹角小于45°。进一步的，所述第二起偏器前设有一干涉滤光片，用于滤除环境光。进一步的，根据所述铷灯中铷原子及其工作能态确定所述静磁场的磁场大小和方向，使所述铷灯的滤光效果达到最大。一种1. 5微米波段的反常色散滤光器，其特征在于包括滤光光路中依次放置的一第一起偏器、一铷灯、一第二起偏器；其中，所述铷灯置于一静磁场内，且靠近所述第一、二起偏器的两端可透光；所述铷灯外绕有一射频耦合线圈，并设有一加热装置。进一步的，所述静磁场为一均勻静磁场；所述静磁场方向与铷灯的滤光方向平行或垂直。进一步的，所述静磁场、铷灯、加热装置以及所述射频耦合线位于一磁屏蔽盒内。进一步的，通过一第一磁体和一第二磁体提供所述静磁场，其中第一磁体和第二磁体极性相对，平行或垂直于所述铷灯的滤光方向放置。进一步的，所述射频耦合线圈上分别加一交流电和一直流电，其中通过所加直流电提供所述静磁场，通过所加交流电提供所需射频功率。进一步的，所述静磁场为一均勻静磁场；所述铷灯放置于所述射频耦合线圈内； 所述加热装置、射频耦合线圈和所述铷灯位于一磁屏蔽盒内。进一步的，所述第二起偏器前设有一干涉滤光片，用于滤除环境光。本专利技术提供的新型滤光器结构叙述如下。所述铷灯为一玻璃泡，玻璃泡中充有自然铷原子和缓冲气体，玻璃泡外绕有射频耦合线圈，加热元件固定在铷灯上，用于加热铷灯，铷灯置于两磁铁或通电螺旋线圈形成的均勻静磁场中，两个起偏器放置在铷灯的两端，铷灯靠近起偏器件的两端可透光，还包括一滤光片，位于第二起偏器件和铷灯之间。本专利技术还提供一种所述滤光器过滤信号光的方法，包括如下步骤1)根据铷灯中的铷原子调整滤光器中静磁场的大小和方向；2)加热元件将铷灯加热到设定温度；3)铷灯的射频耦合线圈为铷灯提供频率为50MHz至300MHz的射频功率，使铷灯发光，铷灯中的工作原子处于激发态；4)通过调节射频耦合线圈的交流电流调整射频功率的大小，使整个铷灯体发光颜色呈最鲜艳的紫红色，此时5P3/2态上能够聚集最多的原子；5)需过滤的信号光入射角度为以滤光器轴向方向为中心，偏斜45°以内，信号光从第一起偏器件入射后穿过铷灯发生偏振面的旋转后透过第二起偏器件，获得过滤后的信号光。与现有技术相比，本专利技术的积极效果为1)相比于现有技术实现的激发态原子滤光器，本专利技术由于利用了无极灯不需要一套独立的稳频泵浦激光将基态原子泵浦带激发态，极大地降低了激发态原子滤光器的系统体积和成本。2)本专利技术由于利用了无极灯，原子的基态和许多激发态都有粒子数布局，所以同一套原子滤光器可以实现几个从激发态开始和从激发态开始到其他元姿态之间的不同波长的同时滤波效果。附图说明图1是实施例1的铷原子激发态反常色散原子滤光器结构示意图；图2是实施例2的铷原子激发态反常色散原子滤光器结构示意图；1-第一起偏器件；2-第一永磁体；3-磁屏蔽外壳；4-射频耦合线圈；5-铷灯； 6-第二永磁体；7-干涉滤光片；8-第二起偏器件；9-加热元件；10-电路盒；11-电线；图3是铷原子的两种同位素85Rb和87Rb基态5S和激发态4P3/2，4D5/2的能级图；图4是以实施例1的铷原子法拉第反常色散原子滤光器的滤光效果和不同电压时射频功率的关系，下面的曲线是铷原子对应的15 !!吸收谱参考曲线。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术的一种实施结构图如图1所示，永磁体2和6为环形，中间能透光，第一永磁铁2和第二永磁铁6极性相对放置，在轴向形成一个平行的磁场。两个永本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈景标，孙钦青，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：