[發明專利]一種物質波源的實用化裝置

在審

• 申請號: 202010554964.6
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111712031A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 李嘉華;桑建芝;劉院省;王學鋒
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: H05H3/02
• 分類號: H05H3/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

一種物質波源的實用化裝置，屬于原子干涉技術領域，該裝置采用無源吸氣劑泵解決真空系統的SWAP問題；使用異型反射鏡和單光纖同時傳輸多頻段激光有效降低光學系統的復雜性；并結合多層PCB板印制磁場線圈解決磁場系統SWAP問題，以期獲得簡便的原子干涉慣性器件用物質波源的物理系統。本發明采用內置異型反射鏡，外包裹PCB線圈的真空腔體，與纏繞多組線圈框架，多路激光輸出調節架的現有物質波源裝置相比，能實現原子干涉慣性器件在SWAP?C上突破，更適用于較小空間環境下工作；采用時序控制的多重激光頻率按照原子干涉過程分時同步或分步發射，進一步簡化敏感頭裝置，更實用、穩定。

技術領域

本發明涉及一種物質波源的實用化裝置，屬于原子干涉技術領域。

背景技術

從慣性器件的發展趨勢來看，原子干涉慣性器件以其超高精度優勢正在逐漸成為實現自主導航的關鍵技術。目前，在實驗室靜態環境中已經能夠實現零偏穩定性較高的原子干涉陀螺儀和靈敏度較高的原子干涉加速度計，已經達到甚至超過INS/GNSS組合導航的精度。但是，與傳統慣性器件相比，原子干涉慣性器件所面臨的大體積，大重量，高功耗和高成本，即高SWAP-C問題，嚴重的阻礙了原子干涉慣性器件的實用化進程。NIST等原子干涉器件的主要研究單位均已開始逐步將研究的重心轉向能夠適應未來自主導航提供適應復雜環境要求的低SWAP-C實用化原子干涉慣性器件。

對比目前國內實驗室內長度均在1m左右的原子干涉裝置，原子干涉慣性器件在SWAP-C上還有著很大的下降空間和實用化潛力。阻礙原子干涉慣性器件實用化的關鍵問題主要受限于光學系統的復雜性、磁場系統的SWAP問題和真空系統的SWAP問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種物質波源的實用化裝置，該裝置采用無源吸氣劑泵解決真空系統的SWAP問題；使用異型反射鏡和單光纖同時傳輸多頻段激光有效降低光學系統的復雜性；并結合多層PCB板印制磁場線圈解決磁場系統SWAP問題，以期獲得簡便的原子干涉慣性器件用物質波源的物理系統。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種物質波源的實用化裝置，包括內置異型反射鏡的真空腔體，包裹在真空腔體側面的磁場線圈，安裝在真空腔體一端的四分之一波片、格蘭棱鏡、光纖放大準直套筒，通過格蘭棱鏡反射探測信號的探測器，安裝在真空腔體另一端的堿金屬源，用于提供氣室原子；磁場線圈在外部控制下提供時序磁場；

所述異型反射鏡、四分之一波片、格蘭棱鏡、光纖放大準直套筒的中心軸重合，外部激光依次通過光纖放大準直套筒、格蘭棱鏡、四分之一波片后垂直入射到異型反射鏡，在時序磁場下完成原子捕獲；所述探測器用于采集反射探測信號完成慣性測量。

上述物質波源的實用化裝置，優選的，還包括分子泵、復合泵，真空腔體在安裝堿金屬源的端面設有三爪型三通，分別用于連接分子泵、堿金屬源、復合泵。

上述物質波源的實用化裝置，優選的，所述磁場線圈為多層PCB板印制磁場線圈。

上述物質波源的實用化裝置，優選的，所述磁場線圈包括磁光阱線圈、三組地磁線圈。

上述物質波源的實用化裝置，優選的，所述真空腔體采用外殼L型支撐、上旋壓頂圈方式將異型反射鏡固定在真空腔體內。

上述物質波源的實用化裝置，優選的，所述異型反射鏡為空心反射鏡，外部激光垂直入射后經過四面反射形成光束重合區域，且重合區域的中心與磁場線圈的中心重合。

上述物質波源的實用化裝置，優選的，所述異型反射鏡的固定均使用無磁鈦釘。

上述物質波源的實用化裝置，優選的，所述堿金屬源為銣源。

本發明相比于現有技術具有如下有益效果：