[发明专利]一种基于主动激射的量子温度计及其实现方法

权利要求书

1.一种基于主动激射的量子温度计，其特征在于，包括

泵浦激光源(1)，用于产生频率与原子气室(9)所充目标原子的能级间跃迁频率对应的激光；

光束调节装置，用于对泵浦激光源(1)输出的激光进行功率调节并分为两束：一束用作泵浦光，一束用于探测光；

饱和吸收谱装置(6)，用于接收所述探测光，通过饱和吸收谱装置内所述目标原子与所述探测光的相互作用，产生饱和吸收谱信号；

第一探测器(7)，用于探测经过饱和吸收谱装置(6)输出的饱和吸收谱信号并将其转换成电信号后输入至示波器(13)；

原子气室(9)，位于谐振腔内，用于接收所述泵浦光，所述目标原子与所述泵浦光相互作用产生能级跃迁，形成主动受激辐射信号光并在所述谐振腔内振荡放大后输出；

第二探测器(12)，用于接收所述主动受激辐射信号光并将其转换成电信号并输入至示波器(13)；

示波器(13)，用于根据第一探测器(7)输入的电信号对泵浦光频率进行标定；并计算所标定的泵浦光频率与第二探测器(12)所输入电信号对应的主动激射信号频率之间的差值；根据所述差值计算所述原子气室(9)的温度。

2.根据权利要求1所述的量子温度计，其特征在于，所述光束调节装置包括半波片(4)和偏振分光棱镜(5)；其中，所述半波片(4)用于对激光功率进行调节，所述偏振分光棱镜(5)用于将调节后的激光分为两束。

3.根据权利要求2所述的量子温度计，其特征在于，所述谐振腔包括第一谐振腔镜(8)和第二谐振腔镜(10)；所述第一谐振腔镜(8)用于接收经过偏振分光棱镜(5)分束输出的所述泵浦光，并分别镀有对所述泵浦光高透、对所述主动受激辐射信号光有一定反射率的介质膜。

4.根据权利要求3所述的量子温度计，其特征在于，从第二谐振腔镜(10)输出的主动激射信号光经介质膜(11)反射至第二探测器(12)；其中所述介质膜(11)为对所述泵浦光高透、对所述主动受激辐射信号光高反的介质膜。

5.根据权利要求1至4任一项所述的量子温度计，其特征在于，所述原子气室(9)内充入的目标原子为铯原子，所述原子气室(9)的窗口镀有对所述泵浦光、主动受激辐射信号光高透的介质膜。

6.根据权利要求1至4任一项所述的量子温度计，其特征在于，还包括一激光控制器(2)，用于控制泵浦激光源(1)的温度、电流和腔长，从而控制泵浦激光源(1)的输出频率，并对泵浦激光源(1)输出的激光频率进行扫描。

7.根据权利要求1至4任一项所述的量子温度计，其特征在于，泵浦激光源(1)输出的激光经隔离器(3)输出到所述光束调节装置。

8.一种基于主动激射的量子温度计的实现方法，其步骤包括：

1)将泵浦激光源(1)的输出激光频率调节至与原子气室(9)所充目标原子的能级间跃迁频率对应的频率；

2)将所述泵浦激光源(1)的输出激光分为两束，一束作为探测光输入到饱和吸收谱装置(6)，产生饱和吸收谱信号；另一束作为泵浦光经第一谐振腔镜(8)透射进入所述原子气室(9)；

3)所述原子气室(9)内的目标原子与所述泵浦光相互作用产生能级跃迁，形成主动受激辐射信号光并在谐振腔内振荡放大后输出；

4)第一探测器(7)将饱和吸收谱装置(6)输出的饱和吸收谱信号转换成电信号后输入至示波器(13)；第二探测器(12)将所述主动受激辐射信号光转换成电信号并输入至示波器(13)；

5)示波器(13)根据第一探测器(7)输入的电信号对泵浦光频率进行标定；并计算所标定的泵浦光频率与第二探测器(12)所输入电信号对应的主动激射信号频率之间的差值；根据所述差值计算所述原子气室(9)的温度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述原子气室(9)内充入的目标原子为铯原子，所述原子气室(9)的窗口镀有对所述泵浦光、主动受激辐射信号光高透的介质膜。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过激光控制器(2)控制泵浦激光源(1)的温度、电流和腔长，从而控制泵浦激光源(1)的输出频率，并对泵浦激光源(1)输出的激光频率进行扫描。