[發(fā)明專利]一種原子系綜質(zhì)心速度測(cè)量裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011577719.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN112629752B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 元晉鵬;汪麗蓉;王三丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M1/10
• 分類號(hào): G01M1/10;G01M1/12
• 代理公司: 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 趙江艷

1.一種原子系綜質(zhì)心速度測(cè)量裝置，其特征在于，包括激光光源（1）、第一分光元件（3）、第一單模光纖（13）、頻率偏移器（5）、第一合光單元、第二單模光纖（14）、第二分光元件（17）、第二合光單元（21）、原子蒸汽池（22）、電動(dòng)平移臺(tái)（24）、第三分光元件（25）、第一探測(cè)器（18）、第二探測(cè)器（26）和信號(hào)采集器（27）；

所述激光光源（1）輸出的光經(jīng)第一分光元件（3）后分為兩束，一束作為控制光束經(jīng)第一單模光纖（13）后入射到第二合光單元（21），另一束經(jīng)頻率偏移器（5）后產(chǎn)生的零級(jí)光束和一級(jí)光束經(jīng)第一合光單元合束后發(fā)生拍頻，拍頻信號(hào)經(jīng)第二單模光纖（14）入射到第二分光元件（17），經(jīng)第二分光元件（17）后分為兩束，一束作為參考光束被第一探測(cè)器（18）接收，另一束作為測(cè)量光束入射至第二合光單元（21），經(jīng)第二合光單元（21）后與所述控制光束重合入射至原子蒸汽池（22），然后經(jīng)第三分光元件（25）分離出控制光束后，測(cè)量光束被第二探測(cè)器接收；

所述第二合光單元（21）和原子蒸汽池（22）設(shè)置在電動(dòng)平移臺(tái)（24）上；

所述控制光束頻率f₁與原子|1能級(jí)到|3能級(jí)躍遷共振，所述頻率偏移器（5）用于與激光作用產(chǎn)生頻率不變的零級(jí)光束和頻率發(fā)生偏移且頻移后頻率為f₂的一級(jí)光束，其中，f₂與原子|2能級(jí)到|3能級(jí)躍遷共振；

所述第一探測(cè)器和第二探測(cè)器在有控制光束和無控制光束時(shí)，分別測(cè)量的參考光束和測(cè)量光束的拍頻信號(hào)用于計(jì)算原子系綜質(zhì)心速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原子系綜質(zhì)心速度測(cè)量裝置，其特征在于，所述激光光源（1）為外腔半導(dǎo)體激光器，所述頻率偏移器（5）為聲光調(diào)制器，所述信號(hào)采集器用于采集第一探測(cè)器（18）和第二探測(cè)器（26）接收到的拍頻信號(hào)，所述拍頻信號(hào)用于計(jì)算原子系綜質(zhì)心速度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原子系綜質(zhì)心速度測(cè)量裝置，其特征在于，所述電動(dòng)平移臺(tái)（24）為一維平移臺(tái)，其位移方向平行于測(cè)量光束的入射方向，且保持勻速運(yùn)動(dòng)，所述第二單模光纖（14）的出光端設(shè)置在所述電動(dòng)平移臺(tái)（24）上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原子系綜質(zhì)心速度測(cè)量裝置，其特征在于，原子蒸汽池（22）里充入堿金屬原子蒸汽；所述原子蒸汽池（22）外周設(shè)置有磁屏蔽盒，所述磁屏蔽盒的材料為μ型金屬。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原子系綜質(zhì)心速度測(cè)量裝置，其特征在于，所述第二合光單元（21）和第三分光元件（25）為偏振分束棱鏡。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原子系綜質(zhì)心速度測(cè)量裝置，其特征在于，還包括第一光束準(zhǔn)直器（11）、第二光束準(zhǔn)直器（12）、第三光束準(zhǔn)直器（15）和第四光束準(zhǔn)直器（19），所述第一光束準(zhǔn)直器（11）和第四光束準(zhǔn)直器（19）分別設(shè)置在第一單模光纖（13）的輸入端和輸出端，第二光束準(zhǔn)直器（12）和第三光束準(zhǔn)直器（15）分別設(shè)置在第二單模光纖（14）的輸入端和輸出端，且所述第四光束準(zhǔn)直器（19）設(shè)置在所述電動(dòng)平移臺(tái)（24）上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原子系綜質(zhì)心速度測(cè)量裝置，其特征在于，所述第一合光單元包括第一反射鏡（6）、第二反射鏡（7）和分束鏡（8），所述頻率偏移器（5）后產(chǎn)生的零級(jí)光束經(jīng)依次第一反射鏡（6）和第二反射鏡（7）反射后，在分束鏡（8）處與頻率偏移器（5）產(chǎn)生的一級(jí)光束重合并發(fā)生拍頻。