[發(fā)明專利]一種高精度粒子數差制備平臺

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• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112737581A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 徐永飛
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發(fā)明提供一種高精度粒子數差制備平臺，包括：光源模塊，用于使原子受激輻射產生抽運光；選態(tài)制備模塊：用于采集所述原子的同位素原子，過濾聚焦后所述抽運光中的兩個超精細結構成分；磁場模塊：提供外加磁場，用于將原子基態(tài)超精細結構發(fā)生分裂形成量子化軸；輻射場模塊：用于原子基態(tài)超精細結構發(fā)生共振躍遷；粒子數差制備模塊：用于將所述選態(tài)制備模塊過濾后的所述抽運光照射下，將處于基態(tài)F＝1能態(tài)的原子抽運到基態(tài)F＝2能態(tài)；檢測模塊：通過量子糾偏，使得輸出信號頻率鎖定于粒子數差制備模塊中原子譜線的中心頻率；本發(fā)明能夠高精度地實現增大粒子集居數差，便于對原子超精細子能級間微波或射頻共振的觀測，方便進行原子內部細微結構和變化的研究。

技術領域

本發(fā)明涉及原子結構領域，尤其涉及一種高精度粒子數差制備平臺。

背景技術

隨著光譜學的發(fā)展，光譜學的研究提供了大量有關原子結構的數據，大大地推動了原子物理學的進展。但是如果要了解原子等微觀粒子內部更加細微的結構和變化，光譜學的研究由于受到儀器分辨率和譜線線寬的限制，往往得不到滿意的結果。為此發(fā)展了波譜學的研究方法，比如直接觀測原子超精細子能級間的微波或射頻共振，以獲得原子內部更加細微的結構和變化情況。以銣原子為例，處于基態(tài)F＝1和基態(tài)F＝2的原子數相差很小，因此微波或射頻共振所涉及的能量很小，不便于觀測，導致無法準確的進行原子內部更加細微的結構和變化的研究。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種高精度粒子數差制備平臺，能夠高精度地實現增大粒子集居數差，便于對原子超精細子能級間微波或射頻共振的觀測，方便進行原子內部細微結構和變化的研究。

本發(fā)明實施例的提供了一種高精度粒子數差制備平臺，包括：

光源模塊，用于使原子受激輻射產生抽運光；

選態(tài)制備模塊：用于采集所述原子的同位素原子，過濾聚焦后所述抽運光中的兩個超精細結構成分；

磁場模塊：提供外加磁場，用于將原子基態(tài)超精細結構發(fā)生分裂形成量子化軸；

輻射場模塊：用于原子基態(tài)超精細結構發(fā)生共振躍遷；

粒子數差制備模塊：用于將所述選態(tài)制備模塊過濾后的所述抽運光照射下，將處于基態(tài)F＝1能態(tài)的原子抽運到基態(tài)F＝2能態(tài)；

檢測模塊：通過量子糾偏，使得輸出信號頻率鎖定于粒子數差制備模塊中原子譜線的中心頻率；

所述選態(tài)制備模塊和粒子數差制備模塊依次設于所述光源模塊產生的所述抽運光的光路上。

具體地，還包括：

場強計，用于測量磁場場強；

中央處理器，獲取場強計的測量數據。

具體地，所述檢測模塊包括探測系統(tǒng)、慢掃頻源、低頻率信號發(fā)生器和補償檢測模塊；

所述探測系統(tǒng)用于產生原子探測信號作用于粒子數差制備模塊；

所述慢掃頻源用以產生變化的頻率信號施加給探測系統(tǒng)，使原子探測信號發(fā)生變化；

所述低頻率信號發(fā)生器，用于產生兩路同頻信號，其中第一路對探測信號進行調制，第二路作為補償檢測模塊的同步參考信號；

所述補償探測模塊用于將得到的量子糾偏信號作用于慢掃頻源，使所述慢掃頻源輸出頻率發(fā)生變化，從而使探測系統(tǒng)輸出的探測信號頻率鎖定于粒子數差制備中的原子譜線中心頻率。

具體地，所述補償檢測模塊包括選放模塊和相檢模塊，

所述選放模塊對鑒頻信號進行選頻放大，獲得與參考信號同頻的檢測信號，輸入至相檢模塊；

所述相檢模塊對選放模塊輸入的信號進行同步鑒相。