一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪制造技术

本申请公开了一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪，该干涉仪包括：三维磁光阱；第一组分光器与原子束路径成预定夹角，第一组光阑设置于第一组分光器的边缘、原子束路径的下游，第一组光阑对第一组分光器所分出激光进行遮挡，第二组分光器与第一组分光器正交设置，第二组光阑设置于第二组分光器的边缘、原子束路径的下游，第二组光阑对第二组分光器所分出激光进行遮挡，第三组分光器与第二组分光器和第三组分光器正交设置，第三组光阑设置于第三组分光器的边缘、原子束路径的下游，第三组光阑对第三组分光器所分出激光进行遮挡。通过本申请中的技术方案，减小了等待冷原子团飞出陷俘区域的时间，实现了冷原子干涉仪的无死区测量。

【技术实现步骤摘要】
一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪
本申请涉及冷原子陷俘的
，具体而言，涉及一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪。
技术介绍
由于在超冷状态下原子的波动性逐渐显现，因此通过将原子制备在超冷状态下使原子物质波产生干涉，进而对原子物质波在抛射路径之中所携带的物理信息进行测量，随着冷原子技术的发展，冷原子干涉仪已经被用来对物理常数、重力加速度、重力梯度、旋转等物理量进行高精度测量。冷原子干涉仪的工作流程可以分为四个阶段：陷俘阶段，抛射阶段，干涉阶段和干涉信号的探测阶段。由于冷原子干涉仪的特性，在各个阶段对光和磁场的需求均不相同，因此，为了实现各个阶段互不干扰，现有的冷原子干涉仪都是在完成一团冷原子的抛射之后，再进行下一团冷原子的陷俘。考虑到参与干涉的冷原子数量越多，冷原子干涉现象越明显，测量结果也就越精确，因此，会尽量延长陷俘阶段的时间，使干涉仪的测量精度达到较高水准。而现有技术中，结合冷原子干涉仪的检测效率和检测精度，导致冷原子干涉仪在运行时间段内，一团冷原子完成干涉阶段后，下一团冷原子仍处于陷俘阶段或抛射阶段，这个时间段称为测量死区。理论上可以通过提高冷原子团抛射频率以实现无死区测量，即一个先抛射出来的冷原子团刚完成一个完整的干涉环路时，下一团随后抛射出的冷原子团正要进入干涉环路，但是，此时抛射的冷原子团中原子数量较少，无法提供足够的测量信息，导致冷原子干涉仪的测量精度偏低，同时，考虑到冷原子干涉仪的结构限制，因此，无法通过单纯地提高冷原子团的抛射频率，来实现冷原子干涉仪的无死区测量。
技术实现思路
本申请的目的在于：提高了冷原子团的抛射频率和冷原子团所包含的冷原子数量，实现了冷原子干涉仪的无死区测量。本申请的技术方案是：提供了一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪，该干涉仪具有两组冷原子团抛射机构，两组冷原子团抛射机构彼此相对进行冷原子团抛射，每组冷原子抛射机构包括：原子发生器，二维磁光阱和三维磁光阱；原子发生器用于生成原子束，并将原子束发送至二维磁光阱；二维磁光阱用于接收原子束，并对原子束中的原子进行冷却；三维磁光阱包括三组分光器和三组光阑，三组分光器以彼此正交方式对向原子束路径中的陷俘区域，每组分光器包括两个分光器，两个分光器彼此相对，以利用各自所分光束对陷俘区域进行照射，其中，第一组分光器与原子束路径成预定夹角，其两个分光器分别对向原子束路径中的陷俘区域，第一组光阑设置于第一组分光器的边缘、原子束路径的下游，第一组光阑对第一组分光器所分出激光进行遮挡，第二组分光器与第一组分光器正交设置，第二组光阑设置于第二组分光器的边缘、原子束路径的下游，第二组光阑对第二组分光器所分出激光进行遮挡，第三组分光器与第二组分光器和第三组分光器正交设置，第三组光阑设置于第三组分光器的边缘、原子束路径的下游，第三组光阑对第三组分光器所分出激光进行遮挡，陷俘区域内设有冷原子团发射区，第一组光阑、第二组光阑和第三组光阑所构成的遮光区域落入冷原子团发射区内。上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：磁光阱控制装置；磁光阱控制装置被配置为，当判定冷原子团进入遮光区域时，开启三维磁光阱的三维冷却光和三维回泵光以俘获下一冷原子团。上述任一项技术方案中，进一步地，磁光阱控制装置还被配置为：以预设速度由第一三维磁光阱向第二三维磁光阱抛射冷原子团，其中，冷原子团以预设速度被抛射时，在第二三维磁光阱的三维冷却光和三维回泵光关断前，进入第二三维磁光阱的陷俘区域。本申请的有益效果是：通过在三维磁光阱的分光器上设置光阑，在陷俘区域中形成遮光区域，减少了冷原子团飞出陷俘区域的等待时间，再通过判定冷原子团进入遮光区域时，开启三维磁光阱的三维冷却光和三维回泵光，提高了冷原子干涉仪的抛射频率，实现了冷原子干涉仪的无死区测量。附图说明本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本申请的一个实施例的一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪的示意框图；图2是根据本申请的一个实施例的二维磁光阱的示意图；图3是根据本申请的一个实施例的三维磁光阱的示意图；图4是根据本申请的一个实施例的磁光阱控制装置的控制时序图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。如图1所示，本实施例提供了一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪，具有两组冷原子团抛射机构，两组冷原子团抛射机构彼此相对进行冷原子团抛射，每组冷原子抛射机构包括：原子发生器，二维磁光阱和三维磁光阱；原子发生器用于生成原子束，并将原子束发送至二维磁光阱；二维磁光阱用于接收原子束，并对原子束中的原子进行冷却，以提高进入三维磁光阱中的冷原子数目，其中，二维磁光阱分为第一二维磁光阱1，和第二二维磁光阱2，三维磁光阱分为第一三维磁光阱5和第二三维磁光阱6，冷原子干涉仪还包括：第一管道7，第二管道8，外层屏蔽罩10，内层屏蔽罩11和干涉腔12，三维磁光阱抛射的冷原子团在干涉腔12内沿着路径9运动。具体地，二维磁光阱用于向三维磁光阱提供冷原子，其中，第一二维磁光阱1向第一三维磁光阱5发射冷原子的过程，如图2所示，二维推载光201沿y轴正方向，向二维磁光阱陷俘区域202照射，推动二维磁光阱陷俘区域202中的冷原子沿路径3(原子束路径)进入第一三维磁光阱5。相应的，第二二维磁光阱2陷俘的冷原子沿路径4(原子束路径)进入第二三维磁光阱6。冷原子干涉仪还包括一个激光发生器和多组分光器，激光发生器用于向分光器发射激光，由分光器进行分光，以提供二维磁光阱和三维磁光阱所需的激光(如冷却光、回泵光)。三维磁光阱包括三组分光器33和三组光阑34，三组分光器以彼此正交方式对向原子束路径中的陷俘区域31，每组分光器33包括两个分光器，两个分光器彼此相对，以利用各自所分光束对陷俘区域31进行照射，其中，第一组分光器与原子束路径成预定夹角，其两个分光器分别对向原子束路径中的陷俘区域31，第一组光阑设置于第一组分光器的边缘、原子束路径的下游，第一组光阑对第一组分光器所分出激光进行遮挡，第二组分光器与第一组分光器正交设置，第二组光阑设置于第二组分光器的边缘、原子束路径的下游，第二组光阑对第二组分光器所分出激光进行遮挡，第三组分光器与第二组分光器和第三组分光器正交设置，第三组光阑设置于第三组分光器的边缘、原子束路径的下游，第三组光阑对第三组分光器所分出激光进行遮挡，陷俘区域31内设有冷原子团发射区，第一组光阑、第二组光阑和第三组光阑所构成的遮光区域32落入冷原子团发射区内。具体地，以冷原子干涉仪中第一三维磁光阱5为例，如图3所示，引入xyz空间三角坐标系，图3(A)中虚线箭头所指方向为原子束路径的方向，即原子束路径沿y轴设置，此时，原子束路径的下游为y轴正方向。第一三维磁光阱5中第一组分光器和第二组分光器设置在yz平面，第三组分光器沿x轴设置，陷俘区域31的中心位于xyz空间三角坐标系的原点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪，其特征在于，所述干涉仪具有两组冷原子团抛射机构，两组所述冷原子团抛射机构彼此相对进行冷原子团抛射，每组所述冷原子抛射机构包括：原子发生器，二维磁光阱和三维磁光阱；所述原子发生器用于生成原子束，并将所述原子束发送至所述二维磁光阱；所述二维磁光阱用于接收所述原子束，并对所述原子束中的原子进行冷却；所述三维磁光阱包括三组分光器(33)和三组光阑(34)，三组所述分光器以彼此正交方式对向原子束路径中的陷俘区域(31)，每组所述分光器(33)包括两个分光器，两个所述分光器彼此相对，以利用各自所分光束对所述陷俘区域(31)进行照射，其中，第一组分光器与所述原子束路径成预定夹角，其两个所述分光器分别对向所述原子束路径中的所述陷俘区域(31)，第一组光阑设置于所述第一组分光器的边缘、所述原子束路径的下游，所述第一组光阑对所述第一组分光器所分出激光进行遮挡，第二组分光器与所述第一组分光器正交设置，第二组光阑设置于所述第二组分光器的边缘、所述原子束路径的下游，所述第二组光阑对所述第二组分光器所分出激光进行遮挡，第三组分光器与所述第二组分光器和所述第三组分光器正交设置，第三组光阑设置于所述第三组分光器的边缘、所述原子束路径的下游，所述第三组光阑对所述第三组分光器所分出激光进行遮挡，所述陷俘区域(31)内设有冷原子团发射区，所述第一组光阑、所述第二组光阑和所述第三组光阑所构成的遮光区域(32)落入所述冷原子团发射区内。...

【技术特征摘要】
1.一种高频率输出的无死区冷原子干涉仪，其特征在于，所述干涉仪具有两组冷原子团抛射机构，两组所述冷原子团抛射机构彼此相对进行冷原子团抛射，每组所述冷原子抛射机构包括：原子发生器，二维磁光阱和三维磁光阱；所述原子发生器用于生成原子束，并将所述原子束发送至所述二维磁光阱；所述二维磁光阱用于接收所述原子束，并对所述原子束中的原子进行冷却；所述三维磁光阱包括三组分光器(33)和三组光阑(34)，三组所述分光器以彼此正交方式对向原子束路径中的陷俘区域(31)，每组所述分光器(33)包括两个分光器，两个所述分光器彼此相对，以利用各自所分光束对所述陷俘区域(31)进行照射，其中，第一组分光器与所述原子束路径成预定夹角，其两个所述分光器分别对向所述原子束路径中的所述陷俘区域(31)，第一组光阑设置于所述第一组分光器的边缘、所述原子束路径的下游，所述第一组光阑对所述第一组分光器所分出激光进行遮挡，第二组分光器与所述第一组分光器正交设置，第二组光阑设置于所述第二组分光器的边缘、所述原子束路径的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈福胜，毛海岑，程俊，邓敏，姚辉彬，郭强，周超，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42