[发明专利]一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪

说明书

本申请公开了一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪，该干涉仪包括：三维磁光阱；第一组分光器与原子束路径成预定夹角，第一组光阑设置于第一组分光器的边缘、原子束路径的下游，第一组光阑对第一组分光器所分出激光进行遮挡，第二组分光器与第一组分光器正交设置，第二组光阑设置于第二组分光器的边缘、原子束路径的下游，第二组光阑对第二组分光器所分出激光进行遮挡，第三组分光器与第二组分光器和第一组分光器正交设置，第三组光阑设置于第三组分光器的边缘、原子束路径的下游，第三组光阑对第三组分光器所分出激光进行遮挡。通过本申请中的技术方案，减小了等待冷原子团飞出陷俘区域的时间，实现了冷原子干涉仪的无死区测量。

技术领域

本申请涉及冷原子陷俘的技术领域，具体而言，涉及一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪。

背景技术

由于在超冷状态下原子的波动性逐渐显现，因此通过将原子制备在超冷状态下使原子物质波产生干涉，进而对原子物质波在抛射路径之中所携带的物理信息进行测量，随着冷原子技术的发展，冷原子干涉仪已经被用来对物理常数、重力加速度、重力梯度、旋转等物理量进行高精度测量。

冷原子干涉仪的工作流程可以分为四个阶段：陷俘阶段，抛射阶段，干涉阶段和干涉信号的探测阶段。由于冷原子干涉仪的特性，在各个阶段对光和磁场的需求均不相同，因此，为了实现各个阶段互不干扰，现有的冷原子干涉仪都是在完成一团冷原子的抛射之后，再进行下一团冷原子的陷俘。考虑到参与干涉的冷原子数量越多，冷原子干涉现象越明显，测量结果也就越精确，因此，会尽量延长陷俘阶段的时间，使干涉仪的测量精度达到较高水准。

而现有技术中，结合冷原子干涉仪的检测效率和检测精度，导致冷原子干涉仪在运行时间段内，一团冷原子完成干涉阶段后，下一团冷原子仍处于陷俘阶段或抛射阶段，这个时间段称为测量死区。理论上可以通过提高冷原子团抛射频率以实现无死区测量，即一个先抛射出来的冷原子团刚完成一个完整的干涉环路时，下一团随后抛射出的冷原子团正要进入干涉环路，但是，此时抛射的冷原子团中原子数量较少，无法提供足够的测量信息，导致冷原子干涉仪的测量精度偏低，同时，考虑到冷原子干涉仪的结构限制，因此，无法通过单纯地提高冷原子团的抛射频率，来实现冷原子干涉仪的无死区测量。

发明内容

本申请的目的在于：提高了冷原子团的抛射频率和冷原子团所包含的冷原子数量，实现了冷原子干涉仪的无死区测量。

本申请的技术方案是：提供了一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪，该干涉仪具有两组冷原子团抛射机构，两组冷原子团抛射机构彼此相对进行冷原子团抛射，每组冷原子抛射机构包括：原子发生器，二维磁光阱和三维磁光阱；原子发生器用于生成原子束，并将原子束发送至二维磁光阱；二维磁光阱用于接收原子束，并对原子束中的原子进行冷却；三维磁光阱包括三组分光器和三组光阑，三组分光器以彼此正交方式对向原子束路径中的陷俘区域，每组分光器包括两个分光器，两个分光器彼此相对，以利用各自所分光束对陷俘区域进行照射，其中，第一组分光器与原子束路径成预定夹角，其两个分光器分别对向原子束路径中的陷俘区域，第一组光阑设置于第一组分光器的边缘、原子束路径的下游，第一组光阑对第一组分光器所分出激光进行遮挡，第二组分光器与第一组分光器正交设置，第二组光阑设置于第二组分光器的边缘、原子束路径的下游，第二组光阑对第二组分光器所分出激光进行遮挡，第三组分光器与第二组分光器和第一组分光器正交设置，第三组光阑设置于第三组分光器的边缘、原子束路径的下游，第三组光阑对第三组分光器所分出激光进行遮挡，陷俘区域内设有冷原子团发射区，第一组光阑、第二组光阑和第三组光阑所构成的遮光区域落入冷原子团发射区内。

上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：磁光阱控制装置；磁光阱控制装置被配置为，当判定冷原子团进入遮光区域时，开启三维磁光阱的三维冷却光和三维回泵光以俘获下一冷原子团。

上述任一项技术方案中，进一步地，磁光阱控制装置还被配置为：以预设速度由第一三维磁光阱向第二三维磁光阱抛射冷原子团，其中，冷原子团以预设速度被抛射时，在第二三维磁光阱的三维冷却光和三维回泵光关断前，进入第二三维磁光阱的陷俘区域。