[發明專利]一種冷原子團熒光信號相干探測裝置

有效

• 申請號: 202111503695.1
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114414540B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 周超;郭劼;張柯;王斌;馬思遷
• 申請（專利權）人: 華中光電技術研究所（中國船舶重工集團公司第七一七研究所）
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 萬暢

本發明涉及一種冷原子團熒光信號相干探測裝置，包括一個第一光學鏡模塊、至少一個第二光學鏡模塊，一光電探測器和一數模轉化器；第一光學鏡模塊包括沿光路依次設置的第一前鏡組、第一光闌、第一反射鏡組件和第一后鏡組，第一前鏡組對準冷原子團設置；第二光學鏡模塊包括沿光路依次設置的第二前鏡組、第二光闌、第二反射鏡組件、相位延遲器和第二后鏡組，第二前鏡組對準冷原子團設置；光電探測器與數模轉化器連接，用于接收第一后鏡組和第二后鏡組射出的原子團熒光信號，數模轉化器用于將原子團熒光信號轉化為數字信號，其采用第一光學鏡模塊和第二光學鏡模塊之間相位延遲形成的相干探測，可以顯著提高熒光探測信噪比。

技術領域

本發明涉及冷原子熒光信號探測技術領域，具體涉及一種冷原子團熒光信號相干探測裝置。

背景技術

冷原子技術是通過操控原子量子態變化，實現原子物理特性研究、精密測量的技術，應用在量子通信，原子鐘，原子重力儀，量子模擬等多個領域。冷原子精密測量結果以原子量子態分布形式表現，可采用特定激光激發不同量子態產生熒光輻射，通過獲取熒光輻射強度獲取測量結果。

通常冷原子裝置需處于優于10-7Pa的超高真空環境中，用于隔絕雜質氣體對測量干擾。為獲取足夠強度的熒光信號，需從真空環境內背景氣體中捕獲分散在空間的原子氣體聚集成冷原子團。進而通過光學鏡組聚焦于原子團位置獲取熒光信號。

由于真空環境中存在均勻分散的原子氣體，在激光激發原子團時產生熒光。同時激光在真空腔體內的散射光會進入光學鏡組。這兩者屬于非信號光，合稱為雜光，是冷原子團熒光信號的主要噪聲源。而提高熒光探測信噪比能直接提升量子精密測量的能力。

發明內容

基于上述表述，本發明提供了一種冷原子團熒光信號相干探測裝置，以解決現有技術中熒光探測信噪比低導致兩字精密測量能力較差的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種冷原子團熒光信號相干探測裝置，包括一個第一光學鏡模塊、至少一個第二光學鏡模塊，一光電探測器和一數模轉化器；

所述第一光學鏡模塊包括沿光路依次設置的第一前鏡組、第一光闌、第一反射鏡組件和第一后鏡組，所述第一前鏡組對準冷原子團設置；

所述第二光學鏡模塊包括沿光路依次設置的第二前鏡組、第二光闌、第二反射鏡組件、相位延遲器和第二后鏡組，所述第二前鏡組對準冷原子團設置；

所述光電探測器與所述數模轉化器連接，用于接收所述第一后鏡組和所述第二后鏡組射出的原子團熒光信號，所述數模轉化器用于將原子團熒光信號轉化為數字信號。

與現有技術相比，本申請的技術方案具有以下有益技術效果：

本申請提供的冷原子團熒光信號相干探測裝置，采用第一光學鏡模塊和第二光學鏡模塊之間相位延遲形成的相干探測，可以顯著提高熒光探測信噪比。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步的，所述第二光學鏡模塊的數目為多個，多個所述第二光學鏡模塊的相位延遲器的相位延遲設定不同。

進一步的，所述第一反射鏡組件包括多個第一反射鏡，多個所述第一反射鏡依次反射所述第一光闌和所述第一后鏡組之間的光線。

進一步的，所述第二反射鏡組件包括多個第二反射鏡，多個所述第二反射鏡依次反射所述第二光闌和所述第二后鏡組之間的光線。

進一步的，還包括至少兩個光纖組件，所述光纖組件包括一一對應連接的光纖耦合鏡和光纖，其中一個所述光纖耦合鏡安裝于所述第一后鏡組的出射端，用于將從第一后鏡組射出的原子團熒光信號導入對應的光纖中；其他所述光纖耦合鏡安裝于所述第二后鏡組的出射端，用于將從第二后鏡組射出的原子團熒光信號導入對應的光纖中，所有所述光纖的出射端連接至所述光電探測器。

附圖說明