[發(fā)明專利]一種被動(dòng)型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110430919.0
• 申請(qǐng)日: 2011-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN102778839A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張奕;顧思洪;屈蘇平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G04F5/14
• 分類號(hào): G04F5/14;H03L7/26;G02B27/28
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

1.一種被動(dòng)型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置，包括激光束發(fā)射裝置，其特征在于：還包括透鏡(10)、衰減片(11)、第一偏振分束器(12a)、第一λ/4波片(13a)、汽泡(14)、第二λ/4波片(13b)、第二偏振分束器(12b)、光電探測(cè)器(16)和反射裝置，激光束發(fā)射裝置發(fā)出的線偏振圓形發(fā)散激光束(19g)經(jīng)過透鏡(10)和衰減片(11)得到線偏振平行光束(19h)，線偏振平行光束(19h)通過第一偏振分束器(12a)得到第一線偏振平行光束(19a)，第一線偏振平行光束(19a)通過第一λ/4波片(13a)得到圓偏振平行光束(19b)，圓偏振平行光束(19b)依次通過汽泡(14)和第二λ/4波片(13b)后得到第二線偏振平行光束(19c)，第二線偏振平行光束(19c)經(jīng)第二偏振分束器(12b)反射得到第一線偏振反射平行光束(19d)，第一線偏振反射平行光束(19d)經(jīng)反射裝置反射之后得到第二線偏振反射平行光束(19f)，第二線偏振反射平行光束(19f)經(jīng)第一偏振分束器(12a)反射，反射后的第二線偏振反射平行光束(19f)與通過第一偏振分束器(12a)的第一線偏振平行光束(19a)合束，反射后的第二線偏振反射平行光束(19f)經(jīng)第一λ/4波片(13a)轉(zhuǎn)變成與圓偏振平行光束(19b)偏振方向不同的圓偏振光，并再次通過汽泡(14)和第二λ/4波片(13b)后轉(zhuǎn)變?yōu)槠穹较蚝途€偏振平行光(19h)一致的二次線偏振平行光，二次線偏振平行光透過第二偏振分束器(12b)輸入到光電探測(cè)器(16)上，第一線偏振反射平行光束(19d)和線偏振平行光束(19h)的偏振方向垂直。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被動(dòng)型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述的線偏振平行光束(19h)、第一線偏振平行光束(19a)、圓偏振平行光束(19b)和第二線偏振平行光束(19c)的光束中心均重合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被動(dòng)型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述的第一線偏振反射平行光束(19d)和第二線偏振反射平行光束(19f)的傳播方向均垂直于線偏振平行光(19h)的方向。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被動(dòng)型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述的反射裝置包括第一45°反射鏡(15a)和第二45°反射鏡(15b)，第一線偏振反射平行光束(19d)經(jīng)第一45°反射鏡(15a)反射得到第三線偏振反射平行光束(19e)，第三線偏振反射平行光束(19e)經(jīng)第二45°反射鏡(15b)反射得到第二線偏振反射平行光束(19f)，第二線偏振平行光束(19c)、第一線偏振反射平行光束(19d)、第三線偏振反射平行光束(19e)和第二線偏振反射平行光束(19f)在同一平面。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種被動(dòng)型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述的線偏振平行光束(19h)的傳播方向?yàn)閄軸正軸方向，X軸正軸方向的反方向?yàn)閄軸負(fù)軸方向，第一偏振分束器(12a)的斜面和第一45°反射鏡(15a)的反射面的傾斜方向均為X軸負(fù)軸方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度方向，第二偏振分束器(12b)的斜面和第二45°反射鏡(15b)的反射面的傾斜方向均為X軸正軸方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度方向。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被動(dòng)型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述的第一線偏振平行光束(19a)、圓偏振平行光束(19b)、第二線偏振平行光束(19c)、第一線偏振反射平行光束(19d)、第二線偏振反射平行光束(19f)和第三線偏振反射平行光束(19e)的總光程為其中c為真空中的光速，v₀₀為汽泡中堿金屬原子基態(tài)超精細(xì)塞曼能級(jí)中磁量子數(shù)為零的兩能級(jí)之間躍遷頻率。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被動(dòng)型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述的激光束發(fā)射裝置包括電容(7)、電感(6)、電流源(5)和垂直腔表面發(fā)射激光器(9)，電流源(5)通過電感(6)給垂直腔表面發(fā)射激光器(9)提供驅(qū)動(dòng)電流，微波輸入(8)通過電容(7)耦合到垂直腔表面發(fā)射激光器(9)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種被動(dòng)型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述的垂直腔表面發(fā)射激光器(9)置于透鏡(10)的焦點(diǎn)上，透鏡(10)將垂直腔表面發(fā)射激光器(9)發(fā)出的線偏振圓形發(fā)散激光束(19g)轉(zhuǎn)變成線偏振平行光束(19h)。