Cs 852nm法拉第反常色散光学滤波器研究

论文摘要

FADOF(Faraday Anomalous Dispersion Optical Filter)作为一种高效,超窄带宽的光学滤波器,近几年来一直受到国内外广泛的关注。本文在广泛的调研了国内外有关FADOF的发展状况的基础上,对Cs 852nm FADOF的光学滤波特性进行了理论和实验研究,最终做出了可以实际应用的器件。理论上,在前人建立的理论模型的基础上,用Fortran语言进行了理论计算。计算结果表明,FADOF体系在磁场的作用下,使入射激光偏振面发生旋转,进而达到光学滤波的作用。由理论计算结果初步得到了Cs 852nm FADOF的最佳工作条件。实验上,根据理论计算的结果,安排了实验方案。实验测得了FADOF在各种工作条件下的色散谱图,并针对典型的线翼工作方式进行了讨论和分析,并对磁场和温度这两个主要影响因素对体系的影响给予了定性的分析。通过对色散谱图的分析以及将实验结果与理论计算结果相对比,认为理论计算能够比较好地反映FADOF的物理规律,理论和实验吻合较好。通过理论和实验的研究,本文认为,在色散介质长度为2.5cm的条件下,Cs 852nm FADOF存在最佳工作条件,即磁场强度240G,温度为330K左右。在器件的制作上,根据最佳工作条件,遵循小巧实用的原则,做出了小型化实用器件。器件中包括铯池、温度控制模块、加热设备以及永磁体。本文通过对以上内容的研究,表明Cs 852nm FADOF是一种超窄带宽,透射率高、可以在一定范围内调谐的光学滤波器,有着广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 法拉第反常色散滤波器的滤波机制
• 1.3 超窄带光学滤波器的发展状况
• 1.4 本论文研究的内容
• 第2章 FADOF 的理论模型
• 2.1 FADOF 系统理论分析
• 2.2 理论分析
• 2.3 磁场对原子能级及谱线的影响
• 2.4 超精细结构的FADOF 理论模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 铯原子852nmFADOF 的数值计算
• 3.1 引言
• 3.2 Cs 852nm FADOF 的数值计算
• 3.2.1 超精细Zeeman 子能级的计算
• 3.2.2 超精细结构FADOF 的理论计算
• 3.2.3 数值计算结果
• 3.2.4 FADOF 稳定性研究
• 3.2.5 FADOF 的主要指标与工作条件的关系
• 3.3 本章小结
• 第4章 铯原子852nm FADOF 实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验准备
• 4.2.1 样品池的加工
• 4.2.2 磁场强度和均匀度测量
• 4.3 实验安排
• 4.3.1 所用实验仪器介绍
• 4.3.2 实验过程
• 4.3.3 Faraday 反常色散谱的测量
• 4.4 本章小结
• 第5章 Cs 852nm FADOF 器件设计制作
• 5.1 FADOF 器件设计
• 5.1.1 温度控制模块设计
• 5.1.2 磁场的设计
• 5.1.3 器件的总体设计
• 5.2 器件性能测试
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢