[发明专利]一种用于冷原子探测的无磁光学镜架

说明书

一种用于冷原子探测的无磁光学镜架，安装座上设置有至少1个的光学镜架，所述光学镜架为X方向旋转架内转动联接有Y方向旋转架，Y方向旋转架中心加工有镜片安装孔，X方向旋转架的侧面设置有第一蜗杆，Y方向旋转架上设置有与第一蜗杆相啮合的第一蜗轮，Y方向旋转架镜片安装孔的中心轴线与第一蜗轮的中心轴线垂直，第一蜗轮的中心轴线为Y方向旋转架的旋转轴线，X方向旋转架顶部设置有第二蜗杆，与第二蜗杆相啮合的第二蜗轮固定设置在安装座上，第二蜗轮的中心轴线为X方向旋转架的旋转轴线。本发明具有结构简单、调节方便、体积小的特点，非常适合于对杂散磁场要求在几百nT量级以下的场合使用。

技术领域

本发明属于光学元件技术领域，具体涉及到一种用于冷原子探测的无磁光学镜架。

背景技术

随着冷原子相关技术的发展与成熟，目前利用冷原子干涉技术的高精度冷原子喷泉钟，冷原子重力仪等装置的精度都已经超越了传统的原子钟，重力仪。冷原子干涉陀螺仪虽然距离工程化还有诸多问题，不过其相比于传统陀螺仪仍然具有显著的精度优势。

上述装置的信号探测一般采用的是荧光探测法。荧光探测法一般是指将探测光与冷原子团相互作用发出的荧光，通过荧光收集镜筒中的透镜组会聚到光电探测器上，通过光电探测器后续的低噪声光电转换电路转换成电信号，从而生成上述装置需要的信号，所以探测效率是荧光探测一个非常重要的指标。下面以冷原子喷泉钟为例，具体说明荧光探测过程。

冷原子钟的荧光探测一般采用双能级探测。双能级探测需要在空间竖直方向上形成一定距离的两束驻波，每一束驻波遇到竖直下落的冷原子团，激发其发出荧光，该荧光信号被其对应的荧光收集镜筒所收集转化为电压信号，该电压信号代表处于该原子能级的原子数目，最终利用原子两个能级的原子数目比例关系，确定冷原子钟需要的信号。图1为冷原子钟探测原理图，虚线代表冷原子团下落方向，实线代表的是探测光准直镜筒出射的探测光方向以及反射镜反射光方向，出射光与反射光形成探测需要的驻波场，荧光收集镜筒在垂直于纸面的方向。

探测效率是冷原子钟荧光探测一个非常重要的指标。影响荧光探测效率的一个重要因素就是探测装置带磁（包括探测光准直镜筒，荧光收集镜筒以及反射镜架）所引入的杂散磁场，该杂散磁场越低越好。对于冷原子钟探测区来说，探测装置引入的杂散磁场要求小于几百nT即可。目前现有的探测装置中的探测光准直镜筒、荧光收集镜筒和探测区主体本身一般都采用钛合金、铝等弱磁材料，但装配反射镜的镜架一般采用的是商业反射镜架。商业镜架二维方向的调节结构一般采用的是调节螺丝与弹簧，如图2，这种调节结构引入的杂散磁场在几个uT量级，由于反射镜架一般离探测区主体很近，这个量级的杂散磁场对探测效率会有比较大的影响，进而影响到探测的准确度。虽然可以利用弱磁材料去生产相应的弹簧，但成本过高或者弹簧的效果不好直接影响其应用。

发明内容

本发明所要解决的技术在于克服现有技术的缺点，提供一种设计合理、结构简单、精度高、调节方便的用于冷原子探测的无磁光学镜架。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于冷原子探测的无磁光学镜架，无磁性的安装座上设置有至少1个无磁性的光学镜架，所述光学镜架为X方向旋转架内转动连接有Y方向旋转架，所述Y方向旋转架中心加工有镜片安装孔，所述X方向旋转架的侧面设置有第一蜗杆，所述Y方向旋转架上设置有与所述第一蜗杆相啮合的第一蜗轮，所述Y方向旋转架镜片安装孔的中心轴线与所述第一蜗轮的中心轴线垂直，所述第一蜗轮的中心轴线为所述Y方向旋转架的旋转轴线，所述X方向旋转架顶部设置有第二蜗杆，与所述第二蜗杆相啮合的第二蜗轮固定设置在安装座上，所述第二蜗轮的中心轴线为所述X方向旋转架的旋转轴线。

作为一种优选的技术方案，所述第二蜗轮与安装座之间设置有连接轴，连接轴与第二蜗轮连为一体，所述连接轴上套设有第一阻尼环，第一阻尼环位于安装座1与X方向旋转架之间。

作为一种优选的技术方案，所述X方向旋转架为倒U形体，X方向旋转架的两侧壁上对称加工有沉头孔，一侧沉头孔内匹配安装有与Y方向旋转架固定相连的副转动连接件，另一侧沉头孔内匹配安装有与Y方向旋转架固定相连的第一蜗轮。