[实用新型]磁悬浮水平超稳光学参考腔及其控制装置

说明书

本实用新型公开了一种磁悬浮水平超稳光学参考腔及其控制装置，磁悬浮水平超稳光学参考腔，其外壁两侧的相同高度处分别设置有第一凸台和第二凸台，第一凸台与第二凸台对称设置；所述第一凸台和第二凸台的台阶面为水平面，所述第一凸台和第二凸台磁悬浮水平超稳光学参考腔的腔体轴线方向设置。通过磁悬浮控制的方式对超稳光学参考腔进行控制，使其不再和其它支撑物体进行接触，进而实现无接触的支撑，将外界振动和热扰动进行隔离，减少它们对于超稳光学参考腔的有效腔长的扰动。

技术领域

本实用新型属于超稳光学参考腔领域，涉及超稳光学参考腔结构和支撑方式，尤其是一种磁悬浮水平超稳光学参考腔及其控制装置。

背景技术

超稳光学参考腔是一种极为重要的精密测量工具，其已广泛被应用在光学原子钟、高精密光谱测量、引力红移测量、相对论的检验和引力波观测等领域。特别是，超稳光学参考腔是光原子钟中极为重要的部件之一，其有效腔长的稳定性直接决定了光原子钟短期稳定度。但目前影响超稳光学参考腔腔长变化的主要是低频振动和温度控制精度，已成为其性能进一步提高的主要限制因素。

为了解决上述两个问题，主要采取以下措施：

针对问题一：目前，广泛采用的是对超稳光学参考腔进行被动隔振和主动隔振，或者采用主被动隔振相结合等手段解决超稳光学参考腔受到的低频振动影响。在此基础之上，采用有限元分析的手段针对超稳光学参考腔的支撑方式进行优化，获得最佳的支撑方式和方法，即获得最低振动敏感度的位置。

针对问题二：一般，将超稳光学参考腔放置在高真空环境中，在超稳光学参考腔周围安装多层的热屏蔽，在真空腔室外部或外部采用主被动控温的方式实现所要求的mK量级的温度控制要求。

虽采取了上述措施取得了较大的进步，但依然存在以下问题：

1、低频振动依然可以通过支撑体和超稳光学参考腔的直接接触，把低频振动的扰动传递给超稳光学参考腔，进而影响超稳光学参考腔有效腔长的稳定性。

2、外界的温度扰动依然可以通过针对超稳光学参考腔的支撑接触传递给腔体，将腔体的有效腔长进行改变，从而影响到其性能指标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述超稳光学参考腔隔振和控温存在的缺点，提供一种磁悬浮水平超稳光学参考腔及其控制装置，通过磁悬浮控制的方式对超稳光学参考腔进行控制，使其不再和其它支撑物体进行接触，进而实现无接触的支撑，将外界振动和热扰动进行隔离，减少它们对于超稳光学参考腔的有效腔长的扰动。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型采用的技术方案是，磁悬浮水平超稳光学参考腔，磁悬浮水平超稳光学参考腔外壁两侧的相同高度处分别设置有第一凸台和第二凸台，第一凸台与第二凸台对称设置；所述第一凸台和第二凸台的台阶面为水平面；还包括永磁体，所述永磁体设置在磁悬浮水平超稳光学参考腔的第一凸台和第二凸台的相同位置；

所述磁悬浮水平超稳光学参考腔为圆柱状或梭形结构。

所述永磁体的个数为四个，分别设置在磁悬浮水平超稳光学参考腔的第一凸台和第二凸台上，每个凸台上各设置有两个永磁体，所述真空腔体内固定有四个电磁铁，电磁铁与其对应的永磁体在竖直方向上正对设置。

本发明还提供了一种磁悬浮水平超稳光学参考腔控制装置，包括真空腔体以及设置在真空腔体内的电磁铁，所述真空腔体用于容纳磁悬浮水平超稳光学参考腔，磁悬浮水平超稳光学参考腔设置在真空腔体内，真空腔体为磁悬浮水平超稳光学参考腔提供真空环境；

磁悬浮水平超稳光学参考腔上设置有永磁体，永磁体设置在磁悬浮水平超稳光学参考腔的第一凸台和第二凸台的相同位置；所述电磁铁设置在真空腔体内顶部，且电磁铁与所述永磁体一一对应；永磁体和电磁铁共同作用产生向上拉力，实现磁悬浮水平超稳光学参考腔的悬浮。