[發(fā)明專利]一種用于汞離子微波頻標(biāo)的光路整形裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011554597.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN112666716A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王暖讓;趙環(huán);陳星;薛瀟博;張升康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京無線電計(jì)量測(cè)試研究所
• 主分類號(hào): G02B27/09
• 分類號(hào): G02B27/09;G02B1/11
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 戴元毅

本發(fā)明公開了一種用于汞離子微波頻標(biāo)的光路整形裝置，所述裝置包括：汞燈、透鏡組、濾光裝置和離子阱；所述汞燈的發(fā)散光經(jīng)過所述透鏡組獲得整形光束；所述濾光裝置用于濾除所述整形光束中包含的雜散光，使得有用光進(jìn)入所述離子阱，得到躍遷譜線。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光路整形裝置，特別涉及一種用于汞離子微波頻標(biāo)的光路整形裝置。

背景技術(shù)

汞離子微波頻標(biāo)是一種新型頻標(biāo)，采用了不同于氫、銣、銫等傳統(tǒng)原子頻標(biāo)的全新工作原理。其具有基本不受實(shí)物粒子和外場(chǎng)的擾動(dòng)，運(yùn)動(dòng)效應(yīng)小和量子態(tài)相干時(shí)間長(zhǎng)等內(nèi)在特點(diǎn)，譜線寬度極窄，各種頻移很小。其中一個(gè)主要的原因是通過在離子阱施加靜電場(chǎng)、磁場(chǎng)或者射頻場(chǎng)，將工作離子囚禁于超高真空的離子阱中心，使離子完全孤立，處于“完全靜止?fàn)顟B(tài)”，不受到外界的干擾，因此可大大提高汞離子微波頻標(biāo)的性能指標(biāo)。汞離子微波鐘采用194nm的汞光譜燈對(duì)汞離子的超精細(xì)能級(jí)進(jìn)行泵浦，在40.5GHz的微波作用下高能級(jí)的原子躍遷至低能級(jí)，產(chǎn)生熒光信號(hào)，被探測(cè)系統(tǒng)采集。當(dāng)微波信號(hào)頻率在一定范圍內(nèi)掃頻時(shí)，光探測(cè)系統(tǒng)會(huì)得到Ramsey信號(hào)，將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源鎖定在Ramsey信號(hào)上可以獲得極高穩(wěn)定度的輸出信號(hào)。194nm的光路系統(tǒng)是汞離子微波鐘的重要組成部分，目前多采用射頻汞燈來產(chǎn)生194nm的光譜，采用汞燈比使用激光器具有體積小、可靠性高、可連續(xù)工作的優(yōu)點(diǎn)。但是汞燈產(chǎn)生的光譜比較雜，并且為發(fā)散光，需要通過光路進(jìn)行整形。

目前進(jìn)行汞離子微波頻標(biāo)研究時(shí)，汞燈一般通過凸透鏡進(jìn)行匯聚，但是效率較低，導(dǎo)致信號(hào)噪聲較大。因此要想提高汞離子微波頻標(biāo)的性能指標(biāo)，則需要進(jìn)行光路整形，目前的光路整形系統(tǒng)存在以下問題：1.效率底，導(dǎo)致信號(hào)噪聲較大；2、系統(tǒng)比較復(fù)雜，導(dǎo)致194nm光衰減較大。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題至少之一，本發(fā)明的目的在于提供一種用于汞離子微波頻標(biāo)的光路整形裝置，所述裝置包括：

汞燈、透鏡組、濾光裝置和離子阱；

所述汞燈的發(fā)散光經(jīng)過所述透鏡組獲得整形光束；

所述濾光裝置用于濾除所述整形光束中包含的雜散光，使得有用光進(jìn)入所述離子阱，得到躍遷譜線。

所述裝置還包括鏡筒，在所述光整形模塊和濾光模塊中所包含組件之間按照預(yù)設(shè)的間距布置好后，將所述光整形模塊和濾光模塊置于所述鏡筒內(nèi)。

所述汞燈內(nèi)充有1托的氬氣和3mg的²⁰²Hg同位素，所述經(jīng)高頻激勵(lì)發(fā)光。

所述透鏡組包括第一平凸透鏡、第二平凸透鏡和柱面鏡；

所述第一平凸透鏡的第一面接收所述發(fā)散光并進(jìn)行第一次聚光，產(chǎn)生的一次會(huì)聚光束由所述第一平凸透鏡的第二面射入所述第二平凸透鏡的第二面，所述第二平凸透鏡接收所述一次會(huì)聚光束并進(jìn)行第二次聚光產(chǎn)生二次會(huì)聚光束，所述二次會(huì)聚光束射入所述柱面鏡的第一面進(jìn)行光束整形，整形光束由所述柱面鏡的第二面射出。

所述濾光裝置由光闌組成，所述光闌為矩形光闌，置于所述離子阱的光窗處。

所述鏡筒內(nèi)壁粘貼有吸光材料，用于避免光束經(jīng)過內(nèi)壁發(fā)生多次反射。

所述第一平凸透鏡、第二平凸透鏡和柱面鏡均鍍有194nm的深紫外增透膜。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)汞燈發(fā)出的發(fā)散光經(jīng)整形系統(tǒng)后在離子阱中心處整形為分布均勻的矩形光，可有效降低系統(tǒng)噪聲，噪底光子數(shù)降低至150萬左右。

(2)透鏡組各個(gè)透鏡采用194nm深紫外增透膜，汞燈194.2nm離子譜線損失率較低，低于15％。

附圖說明

圖1示出本發(fā)明的一種用于汞離子微波頻標(biāo)的光路整形裝置的示意圖；

其中，各標(biāo)號(hào)分別表示：