一种冷原子团快速陷俘和高频相向抛射的控制方法技术

本申请公开了一种冷原子团快速陷俘和高频相向抛射的控制方法，该控制方法包括：步骤01，在三维磁光阱中的三组分光器上设置三组光阑，三组光阑用于形成遮光区域；步骤02，由第一三维磁光阱，沿运动轨迹向第二三维磁光阱抛射冷原子团，其中，运动轨迹通过两侧三维磁光阱的遮光区域；步骤03，当判定冷原子团进入第一三维磁光阱的遮光区域时，开启第一三维磁光阱中的三维冷却光和三维回泵光以俘获下一冷原子团。通过本申请中的技术方案，有利于减小等待冷原子团飞出陷俘区域的时间，提高了冷原子团的抛射频率和冷原子干涉仪的测量精度，实现了冷原子干涉仪测量过程中的无死区测量。

A Control Method for Fast Capture and High Frequency Phase Projection of Cold Atomic Clusters

This application discloses a control method for fast trapping and high frequency phase ejection of cold atom clusters. The control method includes: step 01, three groups of diaphragms are arranged on a three-component optometer in a three-dimensional magneto-optical trap, and three groups of diaphragms are used to form a shaded area; step 02, cold atom clusters are ejected from the first three-dimensional magneto-optical trap to the second three-dimensional magneto-optical trap along the motion trajectory, in which the motion trajectory passes through. The shading area of the three-dimensional magneto-optical trap on both sides; Step 03, when it is determined that the cold atom group enters the shading area of the first three-dimensional magneto-optical trap, the three-dimensional cooling light and three-dimensional pumping light in the first three-dimensional magneto-optical trap are turned on to capture the next cold atom group. Through the technical scheme in this application, the time waiting for the cold atoms to fly out of the trapped area is reduced, the radio frequency throwing rate of the cold atoms and the measurement accuracy of the cold atoms interferometer are improved, and the dead-zone-free measurement in the measurement process of the cold atoms interferometer is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种冷原子团快速陷俘和高频相向抛射的控制方法
本申请涉及冷原子陷俘的
，具体而言，涉及一种冷原子团快速陷俘和高频相向抛射的控制方法。
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：提高了冷原子干涉仪的测量精度和冷原子团的抛射频率，降低了冷原子干涉仪存在测量死区的可能性。本申请的技术方案是：提供了一种冷原子团快速陷俘和高频相向抛射的控制方法，适用于冷原子干涉仪，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、二维磁光阱以及三维磁光阱，二者彼此相对设置，控制方法包括：利用原子发生器生成原子束，并将原子束发送至二维磁光阱，利用二维磁光阱对原子束中的原子进行冷却，其特征在于，控制方法还包括：步骤01，在两个三维磁光阱中的三组分光器上设置三组光阑，三组光阑用于形成遮光区域，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，其中，三组分光器分出的激光以彼此正交的形式进行照射，将三组激光的相交区域记作陷俘区域；步骤02，由第一三维磁光阱，沿运动轨迹向第二三维磁光阱抛射冷原子团，其中，运动轨迹通过两侧三维磁光阱的遮光区域；步骤03，当判定冷原子团进入第一三维磁光阱的遮光区域时，开启第一三维磁光阱中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，步骤02，具体包括：步骤02a，当判定冷原子团中的冷原子数量大于或等于预设数量时，关断三维磁光阱中磁场线圈中的电流；步骤02b，根据运动轨迹，调整三维磁光阱中三维冷却光的光照强度和三维回泵光的光照强度；步骤02c，当判定冷原子团能够沿运动轨迹运动时，关断三维磁光阱的三维冷却光和三维回泵光。上述任一项技术方案中，进一步地，步骤02，具体还包括：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冷原子干涉仪的示意图；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一种冷原子团快速陷俘和高频相向抛射的控制方法的示意流程图；图4是根据本申请的一个实施例的三维磁光阱的示意图；图5是根据本申请的一个实施例的冷原子干涉仪的控制时序图。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冷原子团快速陷俘和高频相向抛射的控制方法，适用于冷原子干涉仪，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，该冷原子干涉仪包括：第一二维磁光阱1，第二二维磁光阱2，第一三维磁光阱5，第二三维磁光阱6，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内沿着运动轨迹9运动。控制方法包括：利用原子发生器生成原子束，并将原子束发送至二维磁光阱，利用二维磁光阱对原子束中的原子进行冷却。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(冷原子运动方向)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(冷原子运动方向)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分出激光，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)。如图3所示，本实施例一种冷原子团快速陷俘和高频相向抛射的控制方法，包括：步骤01，在两个三维磁光阱中的三组分光器上设置三组光阑，三组光阑用于形成遮光区域，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，其中，三组分光器分出的激光以彼此正交的形式进行照射，将三组激光的相交区域记作陷俘区域；具体地，以冷原子干涉仪中第一三维磁光阱5为例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷原子团快速陷俘和高频相向抛射的控制方法，适用于冷原子干涉仪，所述冷原子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、二维磁光阱以及三维磁光阱，二者彼此相对设置，所述控制方法包括：利用所述原子发生器生成原子束，并将所述原子束发送至所述二维磁光阱，利用所述二维磁光阱对所述原子束中的原子进行冷却，其特征在于，所述控制方法还包括：步骤01，在两个三维磁光阱中的三组分光器上设置三组光阑，所述三组光阑用于形成遮光区域，第一组分光器与所述原子束路径成预定夹角，其两个分光器分别对向所述原子束路径中的陷俘区域，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，其中，三组所述分光器分出的激光以彼此正交的形式进行照射，将三组所述激光的相交区域记作所述陷俘区域；步骤02，由第一三维磁光阱，沿运动轨迹向第二三维磁光阱抛射冷原子团，其中，所述运动轨迹通过两侧所述三维磁光阱的所述遮光区域；步骤03，当判定所述冷原子团进入所述第一三维磁光阱的所述遮光区域时，开启所述第一三维磁光阱中的三维冷却光和三维回泵光以俘获下一冷原子团。...

【技术特征摘要】
1.一种冷原子团快速陷俘和高频相向抛射的控制方法，适用于冷原子干涉仪，所述冷原子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、二维磁光阱以及三维磁光阱，二者彼此相对设置，所述控制方法包括：利用所述原子发生器生成原子束，并将所述原子束发送至所述二维磁光阱，利用所述二维磁光阱对所述原子束中的原子进行冷却，其特征在于，所述控制方法还包括：步骤01，在两个三维磁光阱中的三组分光器上设置三组光阑，所述三组光阑用于形成遮光区域，第一组分光器与所述原子束路径成预定夹角，其两个分光器分别对向所述原子束路径中的陷俘区域，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，其中，三组所述分光器分出...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈福胜，毛海岑，程俊，黄晨，王斌，刘康琦，周嘉鹏，
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