[發明專利]基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室

在審

• 申請號: 201810255586.4
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108362648A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 曾祥堉;王冠學;單新治;苗玉;藍景恒;徐俊;張慶立;高秀敏
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G02B27/28
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

1.一種基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，包括硅片、玻璃光學窗片、反射鏡、加熱基底（17），其特征在于：兩個玻璃光學窗片上下平行布置，兩個玻璃光學窗片的對應面上均設有玻璃焊接層，兩個玻璃光學窗片之間分別通過焊接兩端的硅片而固定在一起，中間焊接硅片，形成雙腔結構的原子氣室，且中間的硅片與上部的玻璃光學窗片之間具有微型通道（4），原子氣室的左腔室底部設有加熱基底（17），加熱基底（17）上放有堿金屬單質或混合物，原子氣室的右腔室內上下部分別設有反射鏡，線偏振探測光（5）從原子氣室的右腔室上部射入，圓偏振泵浦光（10）從原子氣室的右腔室外側射入；所述堿金屬單質或混合物在加熱基底（17）上進行持續加熱蒸發出含有部分雜質的堿金屬原子（3），堿金屬原子（3）經過微型通道（4）過濾后得到高純度的堿金屬原子（11），在圓偏振泵浦光（10）的不斷抽運下高純度的堿金屬原子（11）產生極化，極化后的原子在外部磁場的作用下產生磁矩，磁矩會使原子的角動量與線偏振探測光（5）的光子相互作用使線偏振探測光的偏振面發生偏轉，該偏轉角度與外部磁場、探測光在堿金屬原子氣室中的光程成比例；兩個反射鏡使得線偏振探測光（5）沿探測光多次反射路徑（8）產生多次反射后得到多次反射后的線偏振探測光（14），線偏振探測光（14）的偏振面偏轉角得到多倍增大的效果。

2.根據權利要求1所述的基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，其特征在于：兩個所述的玻璃光學窗片為熔融石英玻璃JGS2。

3.根據權利要求1所述的基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，其特征在于：所述的堿金屬原子為鉀、銣、銫中的一種或該三種堿金屬原子的任一組合。

4.根據權利要求3所述的基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，其特征在于：所述的線偏振探測光（5）和圓偏振泵浦光（10）為與堿金屬原子塞曼分裂譜線對應波長的激光，鉀原子對應激光波長為770.1nm、銣原子對應激光波長為794.8nm、銫原子對應激光波長為894.5nm。

5.根據權利要求1所述的基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，其特征在于：所述的微信通道（4）為20nm左右寬度的微小通道，用于過濾堿金屬原子蒸汽中的雜質。

6.根據權利要求1所述的基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，其特征在于：兩個所述反射鏡與玻璃焊接層之間采用激光透射焊接嚴密粘合。

7.根據權利要求1所述的基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，其特征在于：兩個所述反射鏡為具有相同的曲率和尺寸，以及滿足線偏振探測光（5）多次反射要求的反射鏡，兩個反射鏡上鍍有反射率大于99%以上的反射膜，兩個反射鏡為球面、非球面、自由曲面和柱面反射鏡中的一種。

8.根據權利要求7所述的基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，其特征在于：兩個所述反射鏡的反射面鍍的反射膜為近紅外介質膜；鍍膜后，兩個所述反射鏡均形成通孔，其中，線偏振探測光（5）通過一個反射鏡上的通孔進入充滿高純度堿金屬原子（11）的右原子氣室，經多次反射后經另一個反射鏡上的通孔出射，得到在原子氣室中多次反射后的線偏振探測光（14）使偏振面偏轉角得到增大。

9.根據權利要求1所述的基于腔增強技術的雙腔結構堿金屬原子氣室，其特征在于：所述的探測光多次反射路徑（8）為線偏振探測光（5）在堿金屬原子氣室中的兩個反射鏡之間多次反射時的光程路徑，兩個反射鏡唯一確定多次反射的光程路徑，從而保證兩個反射鏡上的通孔的位置和大小，即線偏振探測光（5）的入射和出射的方向、位置以及尺寸。