[发明专利]用于冷原子喷泉钟的微波谐振器

说明书

本发明提供一种用于冷原子喷泉钟的微波谐振器，包括：本体、第一波导块以及第二波导块；第一波导块由第一安装侧面向内部凹陷形成有第一副腔体，第一波导块上开设有第一馈入孔，第一馈入线经第一馈入孔穿入第一副腔体内；第二波导块上由第二安装侧面向内部凹陷形成有第二副腔体，第二波导块上开设有第二馈入孔，第二馈入线经第二馈入孔穿入第二副腔体内；第一侧面上贴附有第一导波窗片；第二侧面上贴附有第二导波窗片；通过第一导波窗片和第二导波窗片实现对谐振主腔的封闭，避免了为使谐振主腔内保持高真空而在本体和第一、第二馈入线的外侧罩设较大的真空密封罩，减小了真空密封罩的体积，从而减小了冷原子喷泉钟整机的体积，便于移动和运输。

技术领域

本发明涉及原子频率标准技术领域，尤其是涉及一种用于冷原子喷泉钟的微波谐振器。

背景技术

冷原子喷泉钟作为一种时间频率基准装置，其输出的原子频率标准信号具有超高的长期频率稳定度,频率复现性和频率不确定度，因此，在授时和卫星导航定位方面发挥着决定性作用。系统结构紧凑、运行稳定可靠、整机可搬运和较易再调节成为了冷原子喷泉钟研究的热点。

现有冷原子喷泉钟装置，其包括物理真空、激光-光学和微波-电控三部分；冷原子云样品的制备、冷却和上抛下落，上抛下落过程与微波场的相互作用，以及原子云与探测光作用发出荧光和荧光探测均在物理真空部分内完成，因此，物理真空部分需要极高的真空度；微波谐振器作为物理真空部分的核心器件，在冷原子云上抛下落过程中提供了微波辐射场与原子基态两个超精细能级之间跃迁的场所；微波谐振器通过馈入线与微波-电控部分中的微波振荡源连接，为保证微波谐振器的谐振主腔具有高真空度，微波谐振器和馈入线均被罩于真空密封罩内部。具体过程为：微波谐振器包括本体、第一波导块以及第二波导块，本体的内部设置有谐振主腔，谐振主腔的第一侧面上开设有第一耦合孔，谐振主腔上与第一侧面相对的第二侧面上开设有第二耦合孔，真空密封罩罩设在微波谐振器的外侧，以保证谐振主腔处于高真空度的环境中；第一馈入线的一端伸入到真空密封罩内，且延伸至第一耦合孔的外侧，馈入线与真空密封罩相交的地方进行真空密封，第一馈入线的另一端与微波振荡源电连接；第二馈入线的一端伸入到真空密封罩内，且延伸至第二耦合孔的外侧，馈入线与真空密封罩相交的地方同样进行真空密封，第二馈入线的另一端与微波振荡源电连接；使用时，当冷原子云在上抛和下落过程两次通过谐振主腔时，微波-电控部分控制第一、第二馈入线分别通过第一、第二耦合孔同时向谐振主腔内馈入频率和相位相同及功率匹配的电磁波，且电磁波的频率接近冷原子的跃迁频率，两电磁波会在谐振主腔内形成一稳定的驻波场，该驻波场使得冷原子云在谐振主腔内发生两个超精细能级之间的跃迁，通过探测两次作用后冷原子云的布居数，根据布居数计算谐振主腔所提供的微波频率与原子基态两超精细能级之间跃迁辐射的微波频率之间的偏差信号，对微波振荡源反馈锁定，此时微波振荡源输出的信号频率就溯源到原子的跃迁频率上，冷原子喷泉钟就输出一原子频率标准信号。

现有技术中，通过在本体和第一、第二馈入线外侧罩设密封罩，以使谐振主腔内具有高真空度；使得真空密封罩的体积过大，从而导致冷原子喷泉钟整机体积过大，不易移动和运输。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于冷原子喷泉钟的微波谐振器，以解决现有技术中，通过在本体和第一、第二馈入线外侧罩设密封罩，以使谐振主腔内具有高真空度及真空密封罩的体积过大，从而导致冷原子喷泉钟整机体积过大，不易移动和运输。