[发明专利]一种用于重力测量的磁光阱装置

说明书

本发明涉及一种用于重力测量的磁光阱装置，特点为：真空腔内上方是磁光阱俘获区域，下方依次为干涉区和探测区；铷源连接铷源角阀，铷源角阀和离子泵与真空腔外两倾斜设置的玻璃管道分别密封连接；拉曼反射镜设置于真空腔正下方；荧光收集装置设置于真空腔外与探测区对应的水平位置，两光电探测器设置于荧光收集装置外侧；第一、第二和第三个俘获光在同一水平面内呈120°夹角，沿水平方向照射于磁光阱俘获区域；复合光束分别由竖直方向的俘获光、探测光、拉曼光以及停止光四种频率的光构成，其中俘获光经拉曼反射镜反射形成在第四和第五俘获光，五束俘获光和一对反向亥姆霍兹线圈组成磁光阱。本装置可使重力仪敏感头结构紧凑、尺寸缩小。

技术领域

本发明属于绝对重力加速度精密测量量子传感器件技术领域，具体公开一种新型的用于重力测量的磁光阱装置。

背景技术

近年来，激光冷却与俘获技术的飞速发展为量子精密测量领域打开了新的视角，自1991年朱棣文等人实现脉冲式原子干涉仪以来，基于冷原子干涉仪的惯性测量传感器相继实现，常见高精度惯性传感器有绝对重力仪、重力梯度仪和陀螺仪。冷原子重力仪通过物质波干涉来测量重力信息，具体测量过程为：激光冷却后的原子团在重力场自由下落过程中通过拉曼光与原子相互作用，从而实现原子团量子态的干涉，最后从干涉条纹提取重力信息。由于冷原子系综温度为微开尔文量级，在操控原子外部自由度和内态时更加有效，因此与经典的角锥重力仪相比，冷原子重力仪在测量灵敏度和精度等性能方面优势显著。目前受限于环境适应性以及隔震技术的限制，冷原子干涉重力仪尽管在实验室展示了较高的精度，但其体积、功耗、重量以及环境适应性等指标仍然无法满足工程化应用需求。因此，急需在现有技术基础上提出新的技术和思路在保证高精度的前提下，研制更小、更轻和更低功耗的冷原子重力仪产品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可使重力仪敏感头结构紧凑、尺寸缩小，从而有助于整个重力仪系统的小型化和轻量化的用于重力测量的磁光阱装置。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：

一种用于重力测量的磁光阱装置，其特征在：包括全玻璃真空腔、铷源角阀、铷源、离子泵、第一俘获光、第二俘获光、第三俘获光、复合光束、拉曼反射镜、荧光收集装置、第一光电探测器、第二光电探测器；

全玻璃真空腔内上方是磁光阱俘获区域，下方依次为干涉区和探测区；铷源连接铷源角阀，铷源角阀和离子泵与全玻璃真空腔外焊接的两玻璃管道分别密封连接，两玻璃管道在磁光阱俘获区域对应的真空腔外与真空腔外壁倾斜连接，使真空腔与离子泵和铷源呈角度封接；在离子泵与对应玻璃管道的连接管路上设置有真空预抽口，在真空预抽口处连接有可压扁密封的无氧铜管；所述拉曼反射镜设置于真空腔体的正下方，所述荧光收集装置设置于真空腔外与探测区对应的水平位置，所述第一光电探测器和第二光电探测器设置于荧光收集装置外侧；

所述第一俘获光、第二俘获光和第三俘获光在同一水平面内呈120°夹角设置，沿水平方向照射于磁光阱俘获区域，复合光束分别由竖直方向的俘获光、探测光、拉曼光以及停止光四种频率的光构成，复合光束中的俘获光经拉曼反射镜反射形成在垂直平面内对射的第四俘获光和第五俘获光，五束俘获光和提供梯度磁场的一对反向亥姆霍兹线圈组成磁光阱，一对反向亥姆霍兹线圈位于竖直方向，呈上下设置。

而且的，荧光收集装置由第一平凸双胶合透镜、第二平凸双胶合透镜和弯月透镜构成。

而且的，五束俘获光中包含冷却光和再泵浦光两个频率的激光。

而且的，铷源角阀和离子泵分别与对应的玻璃管道通过第一法兰接口和第二法兰结构连接。

本发明具有的优点和积极效果：