[發明專利]基于原子輸運的小型空間冷原子鐘的裝置

有效

• 申請號: 202111337893.5
• 申請日: 2021-11-10
• 公開（公告）號: CN114153134B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 魏榮;趙偉靖;姬清晨
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G04F5/14
• 分類號: G04F5/14
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于原子輸運的小型空間冷原子鐘的裝置，其特征在于，包括真空腔（1）和纏繞外加線圈磁場（2）的原子俘獲腔（3），在所述的真空腔（1）內設有原子探測區（4）和微波諧振腔（5），在該真空腔（1）外設有磁屏蔽腔（6），在所述的俘獲腔（3）上設有多個用于饋入的窗口（7），在所述的原子探測區（4）設有探測光入射窗口（8）和熒光探測窗口（9），所述的微波諧振腔（5）上設有微波饋入窗口（10）；

所述的原子饋入到原子俘獲腔（3）后，通過俘獲腔上用于饋入的窗口（7）所饋入的冷卻光、泵浦光以及腔體外部所纏繞的外加線圈磁場（2），在腔內完成俘獲冷卻并向外拋出，直接通過原子探測區（4）到達微波諧振腔（5），其中原子探測區（4）及微波諧振腔（5）處于外加磁屏蔽腔（6）的真空腔（1）中；向外拋出的原子團在俘獲腔（3）產生的移動光學粘膠的作用下完成動量交換從而實現原子團停在微波諧振腔（5）內，實現選態，接著再次通過移動光學粘膠的作用，使原子團擁有了向右運動的速度，通過微波饋入窗口（10）饋入的微波完成原子與微波第一次相互作用，原子在第一次離開微波諧振腔（5）時，再次由于動量交換，使得原子獲得向左運動的速度，從而使原子團第二次到達微波諧振腔（5）完成微波與原子的第二次相互作用，作用結束后，原子團離開微波諧振腔（5），到達原子探測區（4），通過探測光入射窗口（8）饋入的探測光與泵浦光與原子進行相互作用，同時通過熒光探測窗口（9）進行上下能級的熒光收集。

2.根據權利要求1所述的基于原子輸運的小型空間冷原子鐘的裝置，其特征在于，所述的俘獲腔上用于饋入的窗口（7）用于各種光束的入射、CCD的觀測、銣源接口與離子泵接口。

3.根據權利要求1所述的基于原子輸運的小型空間冷原子鐘的裝置，其特征在于，所述的原子運行的整個周期三次利用了移動光學粘膠來實現原子的動量交換，從而實現原子可以在一個微波腔中完成選態及兩次與微波相互作用的過程。

4.根據權利要求1所述的基于原子輸運的小型空間冷原子鐘的裝置，其特征在于，所述的原子探測區（4）采用雙能級探測的方法，需要四束光，兩束探測光、一束推射光及一束泵浦光：先是一束探測光對上能級的原子數進行探測，接著推射光將上能級原子推射掉，泵浦光用于將下能級原子泵浦到上能級，最后用另一束泵浦光對下能級進行探測。