[發(fā)明專利]一種高度集成化的新型法拉第反常色散原子濾光器結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410218727.7
• 申請(qǐng)日: 2014-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN103972781B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭弘;張建瑋;羅斌;尹龍飛;鐘雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/10
• 分類號(hào): H01S3/10;G02B27/28
• 代理公司: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 劉東升

1.一種高度集成化的新型法拉第反常色散原子濾光器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述濾光器為雙層式結(jié)構(gòu)，其上層包含電源模塊(11)、液晶顯示屏(12)以及電路模塊(13)，其下層為濾光器結(jié)構(gòu)的主體部分，包含：第一永磁鐵(1)、第二永磁鐵(2)、第一偏振片(3)、第二偏振片(4)、堿金屬原子蒸汽泡(5)、加熱裝置(6)、散熱窗口(7及8)、感溫器(9)、屏蔽罩(10)、第一步進(jìn)電機(jī)(14)、第二步進(jìn)電機(jī)(15)、第一通光孔(16)、第二通光孔(17)、氣泡夾持模塊(18)、高斯計(jì)探頭(19)；其中，

所述第一永磁鐵(1)及第二永磁鐵(2)為中心帶孔的圓柱體永磁體，所述第一永磁鐵(1)及第二永磁鐵(2)分別通過(guò)金屬圓柱豎直固定在濾光器底座上的可滑動(dòng)部件上，所述第一永磁鐵(1)及第二永磁鐵(2)的直徑均設(shè)置為大于堿金屬原子蒸汽泡(5)的直徑；所述第一永磁鐵(1)的中心孔部分設(shè)置為可以透光，且中心孔設(shè)置為與濾光器一端的第一通光孔(16)；所述第二永磁鐵(2)的中心孔部分設(shè)置為可以透光，且中心孔設(shè)置為與濾光器另一端的第二通光孔(17)重合；所述第一永磁鐵(1)及第二永磁鐵(2)在放置過(guò)程中，保持互相平行，且處于相同高度，用于在軸向提供一平行磁場(chǎng)；所述第一永磁鐵(1)及第二永磁鐵(2)均通過(guò)螺紋、螺孔來(lái)與各自對(duì)應(yīng)的金屬圓柱進(jìn)行可拆卸地連接固定；

所述第一偏振片(3)、第二偏振片(4)分別放置在濾光器的兩端，其大小相同，放置高度相同，所述第一偏振片(3)設(shè)置于第一永磁鐵(1)的光路入射方向上，所述第二偏振片(4)設(shè)置于第二永磁鐵(2)的光路出射方向上；所述第一偏振片(3)、第二偏振片(4)豎直放置，相互保持平行；

所述堿金屬原子蒸汽泡(5)采用石英材料制作，通過(guò)氣泡夾持模塊(18)固定在濾光器中心，置于第一永磁鐵(1)、第二永磁鐵(2)之間，堿金屬原子蒸汽泡(5)兩端面分別與所在側(cè)的第一永磁鐵(1)或第二永磁鐵(2)的距離設(shè)置為相同；所述堿金屬原子蒸汽泡(5)水平放置，其中心軸線與第一永磁鐵(1)及第二永磁鐵(2)的中心軸線相重合；

所述加熱裝置(6)，其為加熱帶，與電路模塊(13)相連，在其中心部位處設(shè)置有散熱窗口(7及8)；該加熱帶設(shè)置于所述氣泡夾持模塊(18)與堿金屬原子蒸汽泡(5)相接觸的夾持面上；加熱時(shí)，通過(guò)所述氣泡夾持模塊(18)固定堿金屬原子蒸汽泡(5)，電路模塊(13)驅(qū)動(dòng)氣泡夾持模塊(18)夾持面上加熱帶來(lái)對(duì)堿金屬原子蒸汽泡(5)加熱；所述加熱裝置(6)上的散熱窗口(7及8)用于使多余熱量從氣泡中心處散出，防止在堿金屬原子氣泡(5)兩平行端面出現(xiàn)凝結(jié)，從而影響系統(tǒng)透過(guò)率；

所述氣泡夾持模塊(18)，其包括兩根相同的支臂，分為第一支臂及第二支臂，所述兩根支臂上相同的位置處均設(shè)有通孔，通孔所處的位置位于支臂的三分之一至四分之一處之間，以所述兩根支臂各自的通孔作為連接點(diǎn)，通過(guò)螺栓連接的方式，所述兩根支臂交叉連接，形成一“剪刀狀”的結(jié)構(gòu)，且所述兩根支臂可繞連接點(diǎn)相互轉(zhuǎn)動(dòng)；由此，將由連接點(diǎn)劃分的支臂的較長(zhǎng)的一端定義為操作人員手持端，將由連接點(diǎn)劃分的支臂的較短的一端定義為汽泡夾持端，所述兩根支臂的汽泡夾持端另通過(guò)彈簧連接，且汽泡夾持端上形成與堿金屬原子氣泡(5)相接觸的夾持面，夾持面上設(shè)置加熱帶，由此通過(guò)彈簧的預(yù)緊力及操作人員的夾持力來(lái)固定堿金屬原子氣泡(5)，并通過(guò)加熱帶加熱汽泡；

所述感溫器(9)為一微型熱敏電阻，其與電路模塊(13)相連，并設(shè)置為緊貼堿金屬原子蒸汽泡(5)的汽泡壁，其由電路模塊(13)進(jìn)行供電驅(qū)動(dòng)，用于檢測(cè)汽泡溫度；

所述屏蔽罩(10)為銅皮結(jié)構(gòu)，緊貼在原子濾光器外壁，使用螺絲進(jìn)行固定；其用于屏蔽外界環(huán)境對(duì)濾光器的磁干擾，同時(shí)也屏蔽濾光器磁場(chǎng)對(duì)外界的干擾；

所述電源模塊(11)，居于原子濾光器上層左側(cè)位置，為大容量可充電的鋰電池，其通過(guò)電線與電路模塊(13)連接，用以給整個(gè)濾光器系統(tǒng)供電；

所述液晶顯示控制屏(12)，居于原子濾光器上層中心位置，其通過(guò)線路與電路模塊(13)連接，用以實(shí)時(shí)顯示磁場(chǎng)、溫度大小，以及系統(tǒng)剩余電量，同時(shí)可設(shè)置調(diào)節(jié)磁場(chǎng)及溫度大?。?/p>

所述電路模塊(13)，居于原子濾光器上層右側(cè)位置，通過(guò)電線與電源模塊(11)、液晶顯控屏(12)、加熱裝置(6)、感溫器(9)、第一步進(jìn)電機(jī)(14)、第二步進(jìn)電機(jī)(15)、高斯計(jì)探頭(19)相連，用以調(diào)節(jié)溫度和磁場(chǎng)；

所述第一步進(jìn)電機(jī)(14)、第二步進(jìn)電機(jī)(15)，固定在原子濾光器底部?jī)啥?，分別通過(guò)齒輪控制其所在端的永磁鐵的移動(dòng)；所述第一步進(jìn)電機(jī)(14)、第二步進(jìn)電機(jī)(15)由電路模塊(13)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，用于調(diào)節(jié)兩永磁體之間的距離，進(jìn)而改變磁場(chǎng)大??；

所述高斯計(jì)探頭(19)放置在汽泡外壁，用以探測(cè)氣室磁場(chǎng)大小。