可同时输出多种不同偏振态激光束的扩束镜系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光扩束领域，具体涉及可同时输出多种不同偏振态激光束的扩束镜系统。适用于激光扩束。
【背景技术】
[0002]在冷原子物理研宄领域，激光是对原子进行操控的最主要的手段。扩束镜往往在光学系统与物理系统之间起到桥梁的作用。其主要功能有两个:1、对光进行准直；2、对光进行扩束。这些功能无论是在原子冷却与囚禁过程中，还是在对原子探测过程都起到了至关重要的作用。
[0003]传统的扩束镜为单筒结构，一个输入端口，一个输出端口。在实际的实验中，如果需要对原子作用两种频率的光，一般是将两种光耦合到同一根保偏光纤中，再经过扩束镜进行扩束。如果要改变光的偏振，可以在扩束镜输出端安装四分之一波片，从而对光进行线偏振和圆偏振的切换。由于两种光经过的是同一根保偏光纤出射，此时，从扩束镜输出的两种光的偏振是一样的。然而，有些实验要求这两种光的偏振不同，例如一种为线偏振一种为圆偏振，可参考文献(Sisyphus Cooling of Lithium, P.Hamilton等，PHYSICAL REVIEWA,第89卷，023409，2014年)，那么传统的扩束镜就难以达到要求了。
[0004]若用传统扩束镜，为了实现上述实验的要求，只能采取空间分离的方式，即利用两个扩束镜分别对两种光进行扩束，调节各自光的偏振。虽然这样解决了偏振的问题，但势必意味着两束光不重合，这就有可能对实验造成较大的影响；另一方面，更多的扩束镜意味着需要更大或更多的窗口，而有时这些都要受到实验系统的限制，并不一定能够满足。因此，使用传统扩束镜完成两种不同偏振光的同时输出有着很多的困难和不便。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供了可同时输出多种不同偏振态激光束的扩束镜系统，
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案:
可同时输出多种不同偏振态激光束的扩束镜系统，包括一端与第一光纤接口连接的第一保偏光纤，还包括一端与第二光纤接口连接的第二保偏光纤，第一保偏光纤出射的第一线偏振光依次经过第一准直透镜和第一二分之一波片后得到第一线偏振调整光，第一二分之一波片设置在第一旋转卡环上，第二保偏光纤出射的第二线偏振光依次经过第二准直透镜和第二二分之一波片得到第二线偏振调整光，第二二分之一波片设置在第二旋转卡环上，第一线偏振调整光经过消偏振的分束镜反射后的偏振光与第二线偏振调整光经过消偏振的分束镜透射后的偏振光合束为第一输出偏振光，第一输出偏振光依次通过第一输出扩束凹透镜和第一输出扩束凸透镜后输出，第一线偏振调整光经过消偏振的分束镜透射后的偏振光与第二线偏振调整光经过消偏振的分束镜反射后的偏振光合束为第二输出偏振光，第二偏振光依次经过第二输出扩束凹透镜、第二输出扩束凸透镜和四分之一波片后输出。
[0006]可同时输出多种不同偏振态激光束的扩束镜系统，还包括第一多维调整架和第二多维调整架，第一光纤接口设置在第一多维调整架上，第二光纤接口设置在第二多维调整架上。
[0007]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
1、两束激光经合束后可以做到空间上的严格重合；
2、由于每一束光的偏振都可以单独调节，可以实现多种偏振组态的同时输出；
3、两个输出通道的设计可以为实验提供更加丰富的偏振态激光；总之，本发明对传统扩束镜的功能进行了扩展，能在其工作过程中，同时输出多种不同偏振态激光，解决实验上对激光偏振的特殊要求，减少实验所需扩束镜的数量，简化实验系统，节省大量资源。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的工作原理图；
其中:
Ia—第一保偏光纤，Ib一第二保偏光纤；
2a—第一光纤接口，2b—第二光纤接口 ；
3a—第一多维调整架，3b—第二多维调整架；
4a—第一准直透镜，4b—第二准直透镜；
5a—第一旋转卡环，5b—第二旋转卡环；
6a—第一二分之一波片，6b—第二二分之一波片；
7一消偏振的分束镜；
8-1—第一输出扩束凹透镜，8-2—第二输出扩束凹透镜；
9-1一第一输出扩束凸透镜，9-2—第二输出扩束凸透镜；
10一总路卡环；
11一四分之一波片；
12—第一输出通道；
13—第二输出通道；
14一扩束镜腔体；
LI一第一输出端口输出激光，L2—第二输出端口输出激光。
[0009]图2演不了第二输出端口同时输出线偏振光(A)和圆偏振光(B)的情况。
【具体实施方式】
[0010]以下结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。
[0011]一、总体
两束线偏振激光通过保偏光纤(la，Ib)输送到扩束镜的两个光纤接口(2a，2b)，通过旋转二分之一波片(6a，6b)可以分别对两束光的偏振方向进行调节，消偏振的分束镜用于合束，其不改变入射光的偏振，这样再经过望远镜系统的扩束，就得到了偏振方向不同的两种线偏振光输出；然后再经过四分之一波片11，就可以得到更为丰富的偏振组合，如线偏振与圆偏振同时输出等。
[0012]如图1，本发明包括第一保偏光纤la、第二保偏光纤lb、第一光纤接口 2a、第二光纤接口 2b、第一多维调整架3a、第二多维调整架3b、第一准直透镜4a、第二准直透镜4b、第一旋转卡环5a、第二旋转卡环5b、第一二分之一波片6a、第二二分之一波片6b、消偏振的分束镜7、第一输出扩束凹透镜8-1、第二输出扩束凹透镜8-2、第一输出扩束凸透镜9-1、第二输出扩束凸透镜9-2、总路卡环10、四分之一波片11、第一输出端口 12、第二输出端口 13和扩束镜腔体14 ；
其位置和连接关系是:
第一路和第二路的光，经保偏光纤(la, Ib)与扩束镜的光纤接口连接；
两路的多维调整架(3a，3b)用来调节光束的位置。
[0013]激光经准直透镜(4a，4b)准直后通过二分之一波片，旋转卡环(5a，5b)既可以固定波片(6a，6b)，又可以对波片(6a，6b)进行旋转，从而改变出射光的偏振方向；
两束激光通过消偏振的分束镜进行合束，并经由望远镜系统扩束后输出。
[0014]由第一输出通道12输出的光为两种线偏振光，而由第二输出通道13输出的光因为经过了四分之一波片11，通过对总路卡环10的旋转，可以得到更为丰富的偏振组态。
[0015]二、功能部件
下面所述的功能部件均为常用标准件。
[0016]1、单模保偏光纤Ia和Ib:
单模保偏光纤Ia和Ib是一种传输线偏振激光的光纤。
[0017]2、光纤接口 2a 和 2b:
光纤接口 2a和2b是将光纤与扩束镜连接的装置。
[0018]3、多维调整架3a和3b:
多维调整架3a和3b是一种可对光纤出射光进行空间多