[發(fā)明專利]一種高頻率輸出的無死區(qū)冷原子干涉儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811518260.2
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109631751B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳福勝;毛海岑;程俊;鄧敏;姚輝彬;郭強;周超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七一七研究所
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01J9/02;G01C19/58
• 代理公司: 北京律譜知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸

本申請公開了一種高頻率輸出的無死區(qū)冷原子干涉儀，該干涉儀包括：三維磁光阱；第一組分光器與原子束路徑成預定夾角，第一組光闌設(shè)置于第一組分光器的邊緣、原子束路徑的下游，第一組光闌對第一組分光器所分出激光進行遮擋，第二組分光器與第一組分光器正交設(shè)置，第二組光闌設(shè)置于第二組分光器的邊緣、原子束路徑的下游，第二組光闌對第二組分光器所分出激光進行遮擋，第三組分光器與第二組分光器和第一組分光器正交設(shè)置，第三組光闌設(shè)置于第三組分光器的邊緣、原子束路徑的下游，第三組光闌對第三組分光器所分出激光進行遮擋。通過本申請中的技術(shù)方案，減小了等待冷原子團飛出陷俘區(qū)域的時間，實現(xiàn)了冷原子干涉儀的無死區(qū)測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及冷原子陷俘的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高頻率輸出的無死區(qū)冷原子干涉儀。

背景技術(shù)

由于在超冷狀態(tài)下原子的波動性逐漸顯現(xiàn)，因此通過將原子制備在超冷狀態(tài)下使原子物質(zhì)波產(chǎn)生干涉，進而對原子物質(zhì)波在拋射路徑之中所攜帶的物理信息進行測量，隨著冷原子技術(shù)的發(fā)展，冷原子干涉儀已經(jīng)被用來對物理常數(shù)、重力加速度、重力梯度、旋轉(zhuǎn)等物理量進行高精度測量。

冷原子干涉儀的工作流程可以分為四個階段：陷俘階段，拋射階段，干涉階段和干涉信號的探測階段。由于冷原子干涉儀的特性，在各個階段對光和磁場的需求均不相同，因此，為了實現(xiàn)各個階段互不干擾，現(xiàn)有的冷原子干涉儀都是在完成一團冷原子的拋射之后，再進行下一團冷原子的陷俘。考慮到參與干涉的冷原子數(shù)量越多，冷原子干涉現(xiàn)象越明顯，測量結(jié)果也就越精確，因此，會盡量延長陷俘階段的時間，使干涉儀的測量精度達到較高水準。

而現(xiàn)有技術(shù)中，結(jié)合冷原子干涉儀的檢測效率和檢測精度，導致冷原子干涉儀在運行時間段內(nèi)，一團冷原子完成干涉階段后，下一團冷原子仍處于陷俘階段或拋射階段，這個時間段稱為測量死區(qū)。理論上可以通過提高冷原子團拋射頻率以實現(xiàn)無死區(qū)測量，即一個先拋射出來的冷原子團剛完成一個完整的干涉環(huán)路時，下一團隨后拋射出的冷原子團正要進入干涉環(huán)路，但是，此時拋射的冷原子團中原子數(shù)量較少，無法提供足夠的測量信息，導致冷原子干涉儀的測量精度偏低，同時，考慮到冷原子干涉儀的結(jié)構(gòu)限制，因此，無法通過單純地提高冷原子團的拋射頻率，來實現(xiàn)冷原子干涉儀的無死區(qū)測量。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于：提高了冷原子團的拋射頻率和冷原子團所包含的冷原子數(shù)量，實現(xiàn)了冷原子干涉儀的無死區(qū)測量。

本申請的技術(shù)方案是：提供了一種高頻率輸出的無死區(qū)冷原子干涉儀，該干涉儀具有兩組冷原子團拋射機構(gòu)，兩組冷原子團拋射機構(gòu)彼此相對進行冷原子團拋射，每組冷原子拋射機構(gòu)包括：原子發(fā)生器，二維磁光阱和三維磁光阱；原子發(fā)生器用于生成原子束，并將原子束發(fā)送至二維磁光阱；二維磁光阱用于接收原子束，并對原子束中的原子進行冷卻；三維磁光阱包括三組分光器和三組光闌，三組分光器以彼此正交方式對向原子束路徑中的陷俘區(qū)域，每組分光器包括兩個分光器，兩個分光器彼此相對，以利用各自所分光束對陷俘區(qū)域進行照射，其中，第一組分光器與原子束路徑成預定夾角，其兩個分光器分別對向原子束路徑中的陷俘區(qū)域，第一組光闌設(shè)置于第一組分光器的邊緣、原子束路徑的下游，第一組光闌對第一組分光器所分出激光進行遮擋，第二組分光器與第一組分光器正交設(shè)置，第二組光闌設(shè)置于第二組分光器的邊緣、原子束路徑的下游，第二組光闌對第二組分光器所分出激光進行遮擋，第三組分光器與第二組分光器和第一組分光器正交設(shè)置，第三組光闌設(shè)置于第三組分光器的邊緣、原子束路徑的下游，第三組光闌對第三組分光器所分出激光進行遮擋，陷俘區(qū)域內(nèi)設(shè)有冷原子團發(fā)射區(qū)，第一組光闌、第二組光闌和第三組光闌所構(gòu)成的遮光區(qū)域落入冷原子團發(fā)射區(qū)內(nèi)。

上述任一項技術(shù)方案中，進一步地，還包括：磁光阱控制裝置；磁光阱控制裝置被配置為，當判定冷原子團進入遮光區(qū)域時，開啟三維磁光阱的三維冷卻光和三維回泵光以俘獲下一冷原子團。

上述任一項技術(shù)方案中，進一步地，磁光阱控制裝置還被配置為：以預設(shè)速度由第一三維磁光阱向第二三維磁光阱拋射冷原子團，其中，冷原子團以預設(shè)速度被拋射時，在第二三維磁光阱的三維冷卻光和三維回泵光關(guān)斷前，進入第二三維磁光阱的陷俘區(qū)域。