[發明專利]一種對原子噴泉運動參數進行調節的裝置

有效

• 申請號: 202011372103.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112556676B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 張程;徐文杰;程源;劉杰;周敏康;胡忠坤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01C19/58
• 分類號: G01C19/58;G01C21/16
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 鄧彥彥;李歡

本發明提供一種對原子噴泉運動參數進行調節的裝置，包括：上三束囚禁光模塊，下三束囚禁光模塊和可移動型六維平臺模塊；上三束囚禁光模塊用于射入上面三束囚禁冷卻光以及固定上反亥姆赫茲線圈；下三束囚禁光模塊用于射入下面三束囚禁冷卻光、固定下反亥姆赫茲線圈以及射入一束回泵光；可移動型六維平臺模塊包括轉臺部分、二維平移臺部分、升降臺部分以及二維俯仰臺部分；轉臺部分用于調節原子團初始速度方向；二維平移臺部分和升降臺部分用于調節原子團初始位置；二維俯仰臺部分用于調節原子團初始速度方向。本發明可對噴泉內的原子團實現三維平動(X、Y、Z)和三維轉動(Ωx、Ωy、Ωz)的精確控制。

技術領域

本發明屬于原子噴泉運動參數調節裝置領域，更具體地，涉及一種對原子噴泉運動參數進行調節的裝置。

背景技術

冷原子物理是自上世紀90年代起物理學最熱門、發展最為迅速的領域之一，得益于激光冷卻技術的成熟發展，利用冷原子實現的干涉儀則廣泛應用于重力及重力梯度測量，轉動測量，超精細結構常數測量，等效原理檢驗，探測引力波等方面。而原子噴泉則是原子干涉實驗中最基礎的一部分，通常會利用激光和磁場配合對原子團實現冷卻囚禁，相當于將原子穩定裝載于一個勢阱中，防止原子擴散，勢阱是一個原子團處處受到各個方向向內作用的勢能封閉區域，原子動能低于勢阱深度，所以陷俘于勢阱中固定位置。之后需要將原子團上拋出去，在飛行途中實現干涉和探測。但如果原子噴泉初始的位置、速度大小和上拋方向與設計參考值有出入，此時原子的飛行軌跡就會發生或大或小的偏離，這會對實驗帶來干擾，從而影響最終測量精度，此項對對拋實驗的影響尤為顯著。對拋實驗中，通常有兩個原子噴泉，如兩邊原子飛行軌跡不重合，則會影響差分效果，也會使得激光脈沖的效率不均勻，從而影響干涉條紋對比度。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種對原子噴泉運動參數進行調節的裝置，旨在解決原子噴泉初始的位置、速度大小和上拋方向無法精密控制的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種對原子噴泉運動參數進行調節的裝置，包括：上三束囚禁光模塊、下三束囚禁光模塊、真空容器以及可移動型六維平臺模塊；

所述上三束囚禁光模塊的結構為一個開口向下的罩子，其上設置有三個擴束器窗口，以固定三個上囚禁光擴束器，還設置有一個線圈窗口，以固定上反亥姆赫茲線圈；

所述下三束囚禁光模塊的結構為一個開口向上的罩子，其上設置有三個擴束器窗口，以固定三個下囚禁光擴束器，還設置有一個線圈窗口，以固定下反亥姆赫茲線圈；上三束囚禁光模塊固定位于下三束囚禁光模塊上面，兩個罩子的開口方向對稱；上三束囚禁光模塊的三個擴束器窗口和下三束囚禁光模塊的三個擴束器窗口分別兩兩對稱設置，上三束囚禁光模塊的線圈窗口和下三束囚禁光模塊的線圈窗口對稱設置；

所述真空容器內包含原子團，其置于所述上三束囚禁光模塊和下三束囚禁光模塊內部；當上三束囚禁光模塊上裝配三個上囚禁光擴束器和上反亥姆赫茲線圈，以及下三束囚禁光模塊上裝配三個下囚禁光擴束器和下反亥姆赫茲線圈時，三個上囚禁光擴束器和三個下囚禁光擴束器產生六束囚禁光和兩個反亥姆赫茲線圈提供的磁場作用于真空容器內的原子團，產生磁光阱，將原子團囚禁于真空容器內，所述磁光阱內的原子團被上拋后，原子將做噴泉運動；

所述可移動型六維平臺模塊包括：轉臺、平移臺、升降臺以及俯仰臺；所述升降臺置于轉臺上面，平移臺置于升降臺上面，俯仰臺置于平移臺上面，所述下三束囚禁光模塊固定于所述俯仰臺上面，轉臺帶動下三束囚禁光模塊沿著XY平面轉動，升降臺帶動下三束囚禁光模塊升降，平移臺帶動下三束囚禁光模塊平移，俯仰臺帶動下三束囚禁光模塊轉動沿著YZ平面、XZ平面方向的轉動；下三束囚禁光模塊的運動使得六束囚禁光和兩個反亥姆赫茲線圈運動，進而帶動所述磁光阱內的原子團運動，以對原子噴泉運動的初始參數進行調節，所述初始參數包括：原子團的初始位置和原子團的初始速度方向。