[發(fā)明專利]一種高均勻度低溫度系數(shù)腔泡系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810345019.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108667454B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜志靜;王柯穆;魚(yú)志健;張首剛;薛文祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心
• 主分類號(hào): H03L1/04
• 分類號(hào): H03L1/04;H03L7/26
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 何彩霞

一種高均勻度低溫度系數(shù)腔泡系統(tǒng)，包括外保溫隔熱層、外磁屏蔽筒、中保溫隔熱層、外加熱筒、中磁屏蔽筒、內(nèi)保溫隔熱層、內(nèi)加熱筒、內(nèi)磁屏蔽筒、C場(chǎng)線圈、微波諧振腔，該系統(tǒng)兩端設(shè)置有入射和出射通光孔；銣泡充有合適比例的緩沖氣體來(lái)減小溫度起伏的影響；采用新型微波腔，微波腔體內(nèi)部設(shè)置有銣泡和兩個(gè)介質(zhì)圓片，與TE011模式相比，軸向磁場(chǎng)均勻度高，且軸向尺寸對(duì)諧振頻率影響大大減小，因而降低了溫度對(duì)腔頻的影響；微波腔的前后端蓋可以安裝偏振片、聚焦透鏡，以及通過(guò)對(duì)介質(zhì)片不同鍍膜，可以用于原子鐘的光探測(cè)或者偏振光探測(cè)；該腔泡系統(tǒng)具有軸向磁場(chǎng)均勻度高、溫度系數(shù)低、腔Q值高的特點(diǎn)，可以提高銣原子鐘的短期和中長(zhǎng)期穩(wěn)定度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于原子頻標(biāo)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種高均勻度低溫度系數(shù)腔泡系統(tǒng)。

背景技術(shù)

原子頻標(biāo)(又稱原子鐘)是提供標(biāo)準(zhǔn)頻率和時(shí)間的設(shè)備，銣原子鐘因其具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)，而成為目前應(yīng)用最廣泛的原子頻標(biāo)。銣原子頻標(biāo)可以概括地分為電路部分和物理部分，物理部分為整機(jī)的核心器件，其性能決定著銣原子頻標(biāo)的頻率穩(wěn)定度。

銣原子頻標(biāo)采用基態(tài)超精細(xì)能級(jí)(F＝2,m_F＝0→F＝1,m_F＝0)的躍遷作為鐘躍遷頻率，其中微波腔是微波場(chǎng)與銣原子相互作用的場(chǎng)所，諧振腔的特性和結(jié)構(gòu)，將會(huì)影響銣原子頻標(biāo)的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度。

微波腔的設(shè)計(jì)需要考慮以下幾個(gè)因素：1)諧振頻率可以調(diào)諧至銣原子超精細(xì)能級(jí)躍遷頻率6.834682GHz；2)微波腔產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)方向應(yīng)該平行于軸向，而且在共振作用區(qū)——吸收泡內(nèi)的磁場(chǎng)比較強(qiáng)，且越均勻越好，可以減小微波場(chǎng)引起的σ躍遷；3)具有合適的Q值，如果用于微波探測(cè)希望Q值越高越好，用于光探測(cè)時(shí)，要求Q值適當(dāng)即可；4)機(jī)械加工簡(jiǎn)單，力學(xué)穩(wěn)定性好，可重復(fù)性強(qiáng)；5)其溫度系數(shù)越小越好，腔的諧振頻率取決于微波腔的形狀、尺寸、諧振模式等因素，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，引起腔的尺寸相應(yīng)的變化，其諧振頻率偏離原子躍遷頻率，從而導(dǎo)致原子頻標(biāo)的輸出頻率不穩(wěn)定。