[发明专利]用于磁光阱的磁场线圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于磁光阱的磁场线圈。

背景技术

磁光阱（MOT）用于将稀薄原子气体冷却并使其陷落（trap）到大约100μK的温度。MOT包括通过光的共振吸收而冷却原子的一组激光，和通过对于每个原子的磁偶极矩的引力而使原子陷落的四极磁场。当共振激光沿着所有六个笛卡尔轴指向气体样本时，MOT最优地工作。这些轴中的一个被最优地选择为四极磁场的主轴。适应该几何形状的传统方式是使原子陷落具有被布置为立方体的面的窗口的真空室中。激光沿着垂直于每个窗口的所有六个笛卡尔轴而被指引到包含原子气体的室中。一对磁线圈通常位于该室的相对侧并且产生四极磁场。

发明内容

用于磁光阱的磁场线圈装置包括具有第一表面的第一透明衬底、具有与第一表面相对的第二表面的第二透明衬底、耦合在第一和第二透明衬底之间的一个或多个侧壁、在第一透明衬底的第一表面上的第一组磁场线圈，和在第二透明衬底的第二表面上的第二组磁场线圈。第二组磁场线圈与第一组磁场线圈偏移对准。第一和第二组磁场线圈被配置成产生磁场分布，该磁场分布在第一与第二透明衬底之间的中心位置上模拟四极磁场分布。

附图说明

应当理解，附图仅仅描绘示例性实施例并因而不被视为对范围进行限制，通过使用附图，将描述具有附加特殊性和细节的示例性实施例，其中：

图1是根据一个实施例的用于磁光阱（MOT）的磁场线圈装置的示意性透视图；

图2是图1的磁场线圈装置的顶视图；

图3A是图1的磁场线圈装置的顶视图，其附加地示出根据一个实施方式的线圈中的每一个的电流流动的方向；

图3B是图3A的磁场线圈装置的透视图，其附加地示出所得到的线圈中每一个的磁场取向；

图4A是图1的磁场线圈装置的顶视图，其附加地示出根据另一个实施方式的线圈中每一个的电流流动的方向；

图4B是图4A的磁场线圈装置的透视图，其附加地示出所得到的线圈中每一个的磁场取向；

图5是根据一个实施例的MOT设备的示意性透视图；

图6是图5的MOT设备的简化侧视图；

图7图示出根据替换性实施例的用于MOT设备的真空单元；

图8和9是表示用于MOT设备的真空单元的横截面的三维磁场模型；

图10A、11A和12A是表示用于MOT设备的传感器本体中的总磁场的分量的磁场矢量图；以及

图10B、11B和12B描绘其中磁场向量在图10A、11A和12A中被绘出的传感器本体中的平面。

具体实施方式

在下面的详细描述中，充分详细地描述实施例以使得本领域技术人员能够实施本发明。应当理解，在不偏离本发明的范围的情况下可以利用其它实施例。因此，下面的详细描述不应领会为限制的意义。

为诸如可用于原子传感器中的平面冷原子MOT之类的磁光阱（MOT）提供磁场线圈装置。磁场线圈装置通常包括在MOT的第一表面上的第一组磁场线圈和在MOT的相对的第二表面上的第二组磁场线圈。在一个实施方式中，第一组磁场线圈包括在第一表面上基本上平面布置中的三个线圈，并且第二组磁场线圈包括在相对的第二表面上的基本上平面布置中的三个线圈。

当第一和第二组磁场线圈电连接到一个或多个功率源时，磁场线圈具有离轴磁场取向，其在MOT的中心位置模拟四极磁场分布，其中主场轴与入射激光束路径对准。本磁场线圈能够取代或补充传统的MOT线圈，并且使得平面的、紧凑的传感器封装能够被生产。

下面关于附图来描述本磁场线圈装置的更多的细节。

图1和2示意性地图示出根据一个实施例的用于MOT的磁场线圈装置100。一般来说，磁场线圈装置100包括两组磁场线圈，其中第一组磁场线圈在第一透明衬底102上，并且第二组磁场线圈在相对的第二透明衬底104上。如图1中所示，透明衬底104与透明衬底102间隔开并且与其垂直对准。在一个实施例中，透明衬底102和104被接合到其相对端上的多个支持侧壁106以提供密闭外壳。

透明衬底102，104可以由玻璃材料构成，例如，诸如平面玻璃板。侧壁106可以由硅、玻璃或其它刚性材料构成。在一个实施方式中，在侧壁106由硅制成并且透明衬底102、104为玻璃板的情况下，该玻璃板可以被阳极地结合到侧壁102的相对端。