[发明专利]基于原子输运的小型空间冷原子钟的装置

权利要求书

1.一种基于原子输运的小型空间冷原子钟的装置，其特征在于，包括真空腔（1）和缠绕外加线圈磁场（2）的原子俘获腔（3），在所述的真空腔（1）内设有原子探测区（4）和微波谐振腔（5），在该真空腔（1）外设有磁屏蔽腔（6），在所述的俘获腔（3）上设有多个用于馈入的窗口（7），在所述的原子探测区（4）设有探测光入射窗口（8）和荧光探测窗口（9），所述的微波谐振腔（5）上设有微波馈入窗口（10）；

所述的原子馈入到原子俘获腔（3）后，通过俘获腔上用于馈入的窗口（7）所馈入的冷却光、泵浦光以及腔体外部所缠绕的外加线圈磁场（2），在腔内完成俘获冷却并向外抛出，直接通过原子探测区（4）到达微波谐振腔（5），其中原子探测区（4）及微波谐振腔（5）处于外加磁屏蔽腔（6）的真空腔（1）中；向外抛出的原子团在俘获腔（3）产生的移动光学粘胶的作用下完成动量交换从而实现原子团停在微波谐振腔（5）内，实现选态，接着再次通过移动光学粘胶的作用，使原子团拥有了向右运动的速度，通过微波馈入窗口（10）馈入的微波完成原子与微波第一次相互作用，原子在第一次离开微波谐振腔（5）时，再次由于动量交换，使得原子获得向左运动的速度，从而使原子团第二次到达微波谐振腔（5）完成微波与原子的第二次相互作用，作用结束后，原子团离开微波谐振腔（5），到达原子探测区（4），通过探测光入射窗口（8）馈入的探测光与泵浦光与原子进行相互作用，同时通过荧光探测窗口（9）进行上下能级的荧光收集。

2.根据权利要求1所述的基于原子输运的小型空间冷原子钟的装置，其特征在于，所述的俘获腔上用于馈入的窗口（7）用于各种光束的入射、CCD的观测、铷源接口与离子泵接口。

3.根据权利要求1所述的基于原子输运的小型空间冷原子钟的装置，其特征在于，所述的原子运行的整个周期三次利用了移动光学粘胶来实现原子的动量交换，从而实现原子可以在一个微波腔中完成选态及两次与微波相互作用的过程。

4.根据权利要求1所述的基于原子输运的小型空间冷原子钟的装置，其特征在于，所述的原子探测区（4）采用双能级探测的方法，需要四束光，两束探测光、一束推射光及一束泵浦光：先是一束探测光对上能级的原子数进行探测，接着推射光将上能级原子推射掉，泵浦光用于将下能级原子泵浦到上能级，最后用另一束泵浦光对下能级进行探测。