基于激光感生圓二色性及雙折射的原子光學濾波器研究.pdf

1、近年來，光信息技術(shù)得到了高速發(fā)展，激光通訊、遙感和雷達等激光空間信息技術(shù)也越來越受到人們的重視。但是由于激光在自由空間中傳輸時不僅會遭受太陽光等寬帶背景輻射，還會受到大氣、海水等色散介質(zhì)的影響，使得這些光學系統(tǒng)的信噪比往往比較差，進而降低了系統(tǒng)的靈敏度，使之不能很好的工作，而提高系統(tǒng)的信噪比和靈敏度的重要途徑之一就是在系統(tǒng)接收端前使用超窄帶光學濾波器。而已有的研究表明原子光學濾波器具有高透射、窄帶寬的特點，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。本論文首

2、先介紹了各種原子光學濾波器的研究進展，分析了其研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上對基于激光感生圓二色性及雙折射的原子光學濾波器進行了理論和實驗研究，主要內(nèi)容包含以下幾個方面：
　　首先，分析了兩能級原子系統(tǒng)中采用圓偏振光的光學泵浦動力學過程，理論計算表明，在穩(wěn)態(tài)下粒子數(shù)主要布居在幾個特定的磁子能級上，為基于激光感生圓二色性和雙折射的原子光學濾波器提供了理論依據(jù)。然后，為了說明濾波機制,對銣 D2線兩能級原子系統(tǒng)中的濾波特性進行了實驗研究，在實驗

3、中觀察到了對應(yīng)于三個不同超精細能級躍遷的透射峰，而產(chǎn)生這些透射峰的激光感生圓二色性的形成機制是不同的。
　　其次，以銣-87原子系統(tǒng)中對激發(fā)態(tài)775.9 nm濾波特性為例，分析了這種基于激光感生圓二色性和雙折射的濾波器的工作原理。然后通過在穩(wěn)態(tài)下求解密度矩陣方程的方法，得出系統(tǒng)的極化率以及濾波器的各個特征參數(shù)，并推廣到多普勒加寬的氣體原子中，從而建立完整的濾波器模型，并進行了數(shù)值模擬計算。通過對計算結(jié)果的分析，提出一種利用強泵浦下

4、原子能級的Autler-Townes分裂來實現(xiàn)濾波器透射峰大范圍調(diào)諧的方案。實驗上分別對同向和逆向泵浦下的濾波器進行了研究，實驗結(jié)果和理論符合的很好，驗證了理論模型的正確性。
　　再次，提出了一種采用非相干泵浦輔助的基于原子蒸汽中激光感生圓二色性和雙折射濾波器的理論模型，并進行了數(shù)值模擬分析。非相干泵浦的存在能改變介質(zhì)對探測光的吸收和色散屬性，通過選擇合適的參數(shù)，能增大濾波器的透過率，甚至對探測光有放大作用。
　　最后，提出