[發明專利]用于改善原子譜線探測過程中微波功率頻移的系統

有效

• 申請號: 201210460065.5
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102967366A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 雷海東
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明屬于原子譜線檢測領域技術領域，特別涉及一種用于改善原子譜線探測過程中微波功率頻移的系統。?

背景技術

原子譜線檢測系統中當輸至量子物理部分的微波功率變化時，系統的頻率也會發生變化，其大小隨著具體原子譜線檢測系統的結構和所用微波功率的大小不同而不同。由于集成濾光共振單元的體積較大，并且內部各部分原子所受到的磁場強度是不均勻的，內部原子基態0-0躍遷的中心頻率是稍有不同的，實際上是各部分原子躍遷譜線的疊加。?

假定有這樣一個模型，集成濾光共振單元中原子可以分成兩部分，原子1和原子2，每一部分原子有共同的0-0躍遷中心頻率，但這兩部分原子由于受磁場強度不同，其中心頻率也稍有不同，它們各有自己的躍遷譜線101和201，如圖1所示，實際上觀察到的共振譜線是譜線101和201的疊加，如圖1中曲線301，疊加后的譜線中心頻率不但依賴于譜線101和201本身的中心頻率，而且還依賴于譜線101和201的相對強度。當輸至量子物理部分的的微波功率變化時，譜線101和201相對變化量就不一致（如圖1中曲線102、曲線202所示），因而疊加后的譜線中心頻率就會發生變化，如圖1中曲線302，造成微波功率頻移。?

微波功率頻移會影響原子譜線檢測精度。而且微波功率愈大，這種變化率也愈大；顯然，要減小微波功率頻移，提高原子譜線檢測的?精度，最簡單的辦法是減小所用的微波功率。但是減小微波功率會使共振信號的信噪比下降，不利于原子譜線檢測系統的信噪比提高。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠用于改善原子譜線探測過程中微波功率頻移的系統，且具有結構簡單、易操作的特點。?

為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于改善原子譜線探測過程中微波功率頻移的系統，包括光源、中央處理器、用于對所述光源輻射的光束進行處理的集成濾光共振模塊、用于對所述集成濾光共振模塊傳輸的光信號進行檢測的光電檢測單元、用于對所述集成濾光共振模塊提供能源信號的微波源、用于對所述微波源輸出功率值進行探測的功率探測模塊、用于控制系統磁場強度的磁場控制模塊及用于對所述磁場控制模塊進行調節控制的電流控制模塊；所述集成濾光共振模塊依次與所述光源、所述微波源、所述光電檢測單元、所述磁場控制模塊連接；所述中央處理器依次與所述光電檢測單元、功率探測模塊、電流控制模塊連接；所述功率探測模塊與所述微波源連接；所述電流控制模塊與所述磁場控制模塊連接。?

進一步地，所述集成濾光共振模塊包括：用于對所述光源輻射的光束進行濾光、共振的濾光共振單元、諧振腔；所述濾光共振單元呈泡狀結構，并置于與所述諧振腔內。?

進一步地，所述濾光共振單元中工作物質由A元素及其同位素組成，所述光源用于輻射光束的元素是所述A元素。?

進一步地，所述濾光共振單元內部呈真空狀態，用于減小微波功?率頻移。?

進一步地，所述微波源微波頻率設置在所述A元素原子基態超精細結構0-0躍遷中心頻率附近；所述微波源通過所述中央處理器對其進行頻率調節控制，用于完成對整個原子譜線的掃頻；所述微波源輸出的信號一部分傳輸至所述集成濾光共振模塊，一部分傳輸至所述功率探測模塊。?

進一步地，所述功率探測模塊對所述微波源輸出的信號進行檢測，并將檢測結果傳輸至所述中央處理器，所述中央處理器再將所述檢測結果反饋至所述微波源，進而控制所述微波源輸出信號的穩定。?

進一步地，所述光電檢測單元是由至少一個光電池組成的對所述集成濾光共振模塊處理后的光信號進行檢測的檢測系統，并通過所述檢測系統將檢測結果傳輸至所述中央處理器。?

進一步的，所述電流控制模塊通過所述中央處理器控制其輸出電流強度；所述磁場控制模塊通過所述電流控制模塊控制其磁場強度，進而提供完成所述集成濾光共振模塊中原子分裂及量子化軸所需要的磁場。?

進一步地，所述磁場控制模塊包括漆包線；所述漆包線纏繞在所述諧振腔外壁上。?

進一步地，所述A元素是⁸⁷Rb，所述A元素同位素是⁸⁵Rb。?