[發明專利]用于冷原子頻率標準的系統和方法

有效

• 申請號: 201410214924.1
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN104330964B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: C.費爾蒂;C.朗涅斯;K.D.納爾遜;K.薩利特;J.S.斯特拉布利
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G04F5/14
• 分類號: G04F5/14;H03L7/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;胡莉莉

本文提供了用于冷原子頻率標準的系統和方法。在某些實施例中，冷原子微波頻率標準包括真空室，真空室包括中柱，中柱是中空的并且具有第一開口端與第二開口端；接合到第一開口端的第一端部分；以及接合到第二開口端的第二端部分，其中第一端部分、中柱以及第二端部分包圍包含原子的中空體積，第一端部分以及第二端部分被配置成允許光進入到中空體積中。冷原子微波頻率標準也包括環繞中柱的圓柱對稱的諧振器，其中諧振器在中空體積中生成在原子的諧振頻率處的微波場。

相關申請的交叉引用

該申請要求2013年7月22日提交的美國臨時專利申請系列號61/856,914的權益，在此通過引用將其并入本文。

關于聯邦資助的研究或開發的聲明

本發明在由DARPA授予的合同號W31P4Q-09-C-0348下以政府支持做出。政府在發明中具有某些權利。

技術領域

本發明涉及用于冷原子頻率標準的系統和方法。

背景技術

原子頻率標準（原子鐘）是可用的最穩定的頻率參考中的某些。由于通過原子鐘提供的穩定性，原子鐘在要求穩定頻率參考的多個應用中被頻繁使用。然而，高性能原子鐘傳統上是相對大的機架安裝或者桌面設備。因此，正在進行努力以諸如通過減小原子鐘以及利用冷原子云作為感測元件的其他傳感器的物理封裝來減小原子鐘的大小。

使得物理封裝更小具有獨特且復雜的挑戰，因為物理封裝必須被封閉地密封、允許到其內部中的光的引入并且必須由非磁材料構造。在制造物理封裝的某些方法中，玻璃體被機器制造有多個孔用于在其外部上的鏡和窗的放置，以及充當光路來捕獲、冷卻以及操縱冷原子樣本的多個成角度的鉆孔。

一般地，激光冷卻原子鐘通過以來自通過一個或多個傳導體生成的一個或多個激光與磁約束場的光束捕獲以及操縱原子來操作。物理封裝限定保持被操縱和測量的原子的真空密封的室。在物理封裝之內的原子在該體積之內被捕獲，使得多個光路與來自不同角度的原子相交。開發慮及大的光束以及多光束配置的增加靈活性的小體積物理封裝對于高性能小型原子物理封裝的開發是重要的。然而，針對原子鐘的較小大小的要求呈現針對當前建造技術的挑戰。

發明內容

本文提供了用于冷原子頻率標準的系統和方法。在某些實施例中，冷原子微波頻率標準包括真空室，真空室包括中柱，中柱是中空的并且具有第一開口端和第二開口端；接合到第一開口端的第一端部分；以及接合到第二開口端的第二端部分，其中第一端部分、中柱以及第二端部分包圍包含原子的中空體積，第一端部分以及第二端部分被配置成允許光進入到中空體積中。冷原子微波頻率標準也包括環繞中柱的圓柱對稱的諧振器，其中諧振器在中空體積中生成在原子的諧振頻率處的微波場。

附圖說明

應理解圖僅描繪示例性實施例并且因此不應被認為是范圍中的限制，將以附加的特性以及細節通過附圖的使用描述所述示例性實施例，其中：

圖1是圖示了在本公開中描述的一個實施例中的、真空室的多個視圖的圖。

圖2是圖示了在本公開中描述的一個實施例中的、諧振器的多個視圖的圖。

圖3是圖示了在本公開中描述的一個實施例中的、物理封裝的多個視圖的圖。

圖4A-4C圖示了在本公開中描述的一個實施例中的、真空室的制造的若干視圖。

圖5是在本公開中描述的一個實施例中的、安裝用于原子鐘的系統的圖。

圖6是圖示了在本公開中描述的一個實施例中的、用于制造原子鐘的方法的流程圖。

根據慣例，各種描述的特征沒有按比例繪制，但是被繪制來強調與示例性實施例有關的具體特征。

具體實施方式