[发明专利]用于碱金属气室多参数测量的阵列式原位检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种用于碱金属气室多参数测量的阵列式原位检测系统及方法，包括：依次连接的激光器、扩束光路、扩散片激光匀化光路、双微透镜阵列匀光光路、起偏器、被测碱金属气室、衰减片和CCD成像系统；所述激光器出射光束先经扩束光路进行扩束，接着经扩散片激光匀化光路对光束进行初步的匀化处理，再经双微透镜阵列匀光光路，使其出射光束为均匀的光束阵列；出射的光束阵列经起偏器进行起偏，使其为偏振度较高的线偏振激光；然后入射到被测碱金属气室，出射后光束经由预设衰减率的衰减片进行衰减，以防止后端的CCD成像系统饱和，衰减后阵列光束进入后端的CCD成像系统。本发明能够实现对原子气室不同位置的多个参数进行同步原位测试，且测试结果更加准确、可靠。

技术领域

本发明属于碱金属气室关键参数检测技术领域，涉及一种阵列式原位检测系统及方法，尤其是一种用于碱金属气室多参数测量的阵列式原位检测系统及方法。

背景技术

碱金属气室在原子磁强计、原子自旋陀螺仪、原子钟、原子频标以及激光器锁频等领域被广泛应用且作为核心元件，它的一些关键参数的测量技术也一直备受关注。

碱金属气室的关键参数有原子数密度、温度、温度梯度、壁厚和折射率等。

目前，比较常见的原子密度检测的方法有光旋法检测和光深法检测。光旋法是利用线偏振光的Farady旋光效应，通过在碱金属气室上施加一个强磁场，线偏振激光通过碱金属气室时，不同的原子数密度对应线偏振光的偏振方向旋转角不同，从而实现原子数密度的测量。光深法则是利用线偏振激光经过碱金属气室时，路径上原子数密度不同，激光的透射强度也不同，通过测量线偏振光经过碱金属气室的后的透射率便可得到原子数密度。

由于光深法检测不需要施加强磁场，也不需要参数扫描，其原理简单、操作方便，因而使用比较广泛。但是大多检测方案中采用一束激光入射，或者采用移动原子气室让光束从气室的不同位置穿过的方案，这些方案的测量结果要不只能反映碱金属气室的局部参数信息，要不会受时变因素影响，导致测量结果不准确。

经检索，未发现与本发明相同或相似的现有技术的公开文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种用于碱金属气室多参数测量的阵列式原位检测系统，能够解决原子气室不同位置的原子数密度等多个参数的同步且原位测量技术问题。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种用于碱金属气室多参数测量的阵列式原位检测系统，包括：依次连接的激光器、扩束光路、扩散片激光匀化光路、双微透镜阵列匀光光路、起偏器、被测碱金属气室、衰减片和CCD成像系统；

所述激光器出射光束先经扩束光路进行扩束，接着经扩散片激光匀化光路对光束进行初步的匀化处理，再经双微透镜阵列匀光光路，使其出射光束为均匀的光束阵列；出射的光束阵列经起偏器进行起偏，使其为偏振度较高的线偏振激光；然后入射到被测碱金属气室，出射后光束经由预设衰减率的衰减片进行衰减，以防止后端的CCD成像系统饱和，衰减后阵列光束进入后端的CCD成像系统。

而且，在测量过程中通过调谐激光器波长，使入射激光束的波长与被测碱金属原子气室内的碱金属原子谱线共振。

而且，所述扩束光路由两个焦距不同的透镜组成，并且两透镜的焦点重合，焦距小的透镜为入射透镜，焦距大的透镜为出射透镜。

而且，所述扩散片激光匀化光路由一个扩散片和两个参数相同的聚焦透镜组成，两个聚焦透镜的焦点重合，扩散片位于两个透镜中间的焦点位置；激光束入射后在第一个聚焦透镜上聚焦，扩散片在聚焦透镜的焦面上，经扩散片对光束进行匀化后，再经后端聚焦透镜准直输出。

而且，所述双微透镜阵列匀光光路由两片规格参数相近的微透镜阵列组成；激光光束经扩束准直，以及初步匀化后，平行入射双微透镜阵列匀光光路，出射光束为均匀的光束阵列。