[發(fā)明專利]一種超緊湊光晶格鐘真空物理裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210595712.7
• 申請(qǐng)日: 2022-05-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114895544A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧曉同;常宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心
• 主分類(lèi)號(hào): G04F5/14
• 分類(lèi)號(hào): G04F5/14;G21K1/093
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 何彩霞

一種超緊湊光晶格鐘真空物理裝置，包括真空腔體、真空腔體上纏繞的無(wú)需水冷的反向亥姆赫茲線圈；真空腔體內(nèi)部設(shè)置有金字塔型磁光阱所需的棱鏡支架、直角棱鏡組和復(fù)合反射鏡；棱鏡支架上設(shè)置有放置固態(tài)金屬的凹槽，用激光濺射的方式產(chǎn)生氣態(tài)金屬原子。本申請(qǐng)聯(lián)合了金字塔型磁光阱、激光濺射原子源、無(wú)需水冷的反向亥姆赫茲線圈等技術(shù)，避免了使用塞曼減速器、水冷機(jī)、高溫原子爐等高功耗、大體積的裝置，并簡(jiǎn)化了光路和真空裝置的復(fù)雜度。使得本發(fā)明給出的光晶格鐘真空物理裝置具有體積小、功耗低、重量輕和結(jié)構(gòu)超緊湊等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于可搬運(yùn)或者空間光晶格鐘真空物理系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)量?jī)x器領(lǐng)域，具體涉及到超緊湊光晶格鐘真空物理裝置，用于可移動(dòng)或者空間光晶格鐘的研制。

背景技術(shù)

光晶格鐘已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了E-18量級(jí)的頻率不確定和E-19量級(jí)的系統(tǒng)不確定度，在量子頻標(biāo)、量子模擬和精密測(cè)量等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。

隨著可移動(dòng)窄線寬激光技術(shù)、可移動(dòng)飛秒光學(xué)頻率梳和緊湊型光晶格鐘真空物理裝置等技術(shù)的發(fā)展，可搬運(yùn)光晶格鐘和空間光晶格鐘的研制成為當(dāng)前人們的研究熱點(diǎn)。這些工作在實(shí)驗(yàn)外的光晶格鐘要求緊湊的真空物理系統(tǒng)，以獲得抗振動(dòng)、體積小、重量輕和功耗低等優(yōu)點(diǎn)，且它們的發(fā)展不僅能推動(dòng)超高精度空間時(shí)頻基準(zhǔn)的建立，還能應(yīng)用于相對(duì)論測(cè)地學(xué)、引力波和暗物質(zhì)探測(cè)、量子力學(xué)和廣義相對(duì)論的驗(yàn)證等等。

可搬運(yùn)或者空間光晶格鐘系統(tǒng)需要滿足體積小、功耗低、總質(zhì)量小、抗振動(dòng)和抗環(huán)境噪聲等要求，而超級(jí)湊的真空裝置是滿足上述需求最關(guān)鍵的技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種體積小、重量輕、功耗低、具有抗振動(dòng)和環(huán)境干擾能力的超緊湊光晶格鐘真空物理裝置。

解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：一種超緊湊光晶格鐘真空物理裝置,真空腔體底部采用盲刀口法蘭進(jìn)行密封并設(shè)置于底座上，底座將本裝置固定于光學(xué)面板上，真空腔體中部設(shè)置有6～8根角閥支管，其中1根角閥支管上設(shè)置有側(cè)面刀口法蘭，其余角閥支管的端部設(shè)置有帶透光窗口的法蘭，真空腔體高度方向上關(guān)于角閥支管對(duì)稱設(shè)置有2組固定環(huán)，磁場(chǎng)線圈位于固定環(huán)內(nèi)并纏繞于真空腔體上，真空腔體頂部設(shè)置有頂部刀口法蘭，頂部刀口法蘭上設(shè)置有頂部透光窗口，側(cè)面刀口法蘭與異形角閥相連接，異形角閥的一端設(shè)置有抽真空角閥、另一端設(shè)置有吸氣劑離子泵，真空腔體的內(nèi)底部中心位置設(shè)置有棱鏡支架，棱鏡支架的頂部360°相位內(nèi)均布設(shè)置有4組直角棱鏡，其中2組直角棱鏡之間的棱鏡支架上設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)放置有固態(tài)金屬，棱鏡支架中心位置設(shè)置有通孔，通孔底部設(shè)置有復(fù)合反射鏡。

本發(fā)明的磁場(chǎng)線圈、通過(guò)分別施加相反方向電流形成反向亥姆赫茲線圈，2組磁場(chǎng)線圈、之間的間距等于真空腔體、的直徑，且其所產(chǎn)生的磁場(chǎng)中心與4組直角棱鏡、反射面的中心對(duì)連線交點(diǎn)重合，即2組磁場(chǎng)線圈、的平均高度與4組直角棱鏡、中心高度一致。

本發(fā)明的頂部透光窗口的直徑不小于棱鏡支架的直徑。

本發(fā)明的復(fù)合反射鏡由一面零度高反射鏡和一面光學(xué)相位延遲片組成。

本發(fā)明的棱鏡支架頂部表面與真空腔體底部表面平行，棱鏡支架豎直方向的中心線與真空腔體豎直方向的中心線重合，4組直角棱鏡反射表面中心連線交點(diǎn)穿過(guò)真空腔體豎直方向的中心線。

本發(fā)明的真空腔體的腔壁厚2 mm，頂部透光窗口的直徑為70 mm、厚度為3 mm，由BK7玻璃制成，且鍍有高透射461 nm、679 nm、707 nm、813 nm和698 nm的光學(xué)薄膜，帶透光窗口的法蘭上帶的透光窗口直徑為10 mm，厚度為2 mm，由藍(lán)寶石制作而成，鍍有高透射461nm、813 nm和698 nm的光學(xué)薄膜，同時(shí)還鍍有3~10 μm的高反射光學(xué)薄膜，頂部透光窗口到頂部刀口法蘭底部的距離為135.5 mm，頂部刀口法蘭的底部直徑為144.9 mm，整個(gè)裝置的高度為310.54 mm。