[发明专利]一种激光反向作用装置及方法

说明书

本发明提供了一种激光反向作用装置及方法，所述装置包括：粒子模块、激光发生单元和反射单元，粒子模块用于提供作为反向作用对象的粒子；激光发生单元用于提供在空间上完全重合且传播方向相同的高频激光分量和低频激光分量；反射单元用于垂直反射所述高频激光分量和低频激光分量，以形成与所述高频激光分量和低频激光分量在空间上完全重合且传播方向相反的拉曼激光空间场；所述粒子模块位于所述激光发生单元与所述反射单元之间。本发明不需额外增加特殊器件和复杂光路，利用粒子多普勒速度实现拉曼激光脉冲的反向作用，具有系统简单、操作简便快捷的优良特点，便于推广，作用显著。

技术领域

本发明涉及物质波干涉测量和粒子内外态调控技术领域，具体而言，涉及一种激光反向作用装置及方法。

背景技术

目前，拉曼激光脉冲是物质波干涉测量技术领域经常使用的操控工具，为物质波干涉精密测量技术发展起到重要支撑作用，使物质波干涉测量成为国际公认精度最高的测量方法，潜力巨大。

为了突破物质波干涉测量的精度极限，相关专业领域学者提出众多方案进一步提高其测量分辨力水平。其中一种有效方案是通过拉曼激光脉冲的反向作用来增加物质波干涉两臂之间的动量差，扩大干涉回路面积从而实现测量分辨力水平的成倍提高。然而，目前绝大多数情况下使用的拉曼激光脉冲都不能实现反向作用，即对于处在同一个内态的粒子始终只能给出一个方向的动量增量，不能改变动量增量的方向。

针对实现拉曼激光脉冲的反向作用，一种比较直接的方案是另外增加一条激光传输路径，将拉曼激光的高、低频激光分量分别经过两个不同的路径传输，最终形成重合对射的激光场与粒子系综产生作用；同时，为了达到反向作用目的，还需要额外增加一种特殊的光学装置来实现高、低频激光分量在两个激光传输路径之间的快速对换，通过物理光场的空间对换来实现拉曼激光脉冲反向作用的效果。这种直接将高、低频激光分量分束，通过置换实现反向作用的方案思路简单明确，但是需要额外增加多个光学装置，除了特殊的光路对换装置，还需要额外增加一条激光传输路径和准直扩束装置，而且给对射光路重合性调节增加一定难度。从功能角度，这种方案也很难实现多普勒不敏感的拉曼激光脉冲作用，不利于物质波干涉测量装置各种性能的测量评价与调试。

发明内容

为了能够以简单的系统和简便的操作快捷地实现拉曼激光反向作用，本发明提供一种激光反向作用装置及方法。

为了实现上述目的，本发明实施例所提供的技术方案如下所示：

第一方面，本发明实施例提供一种激光反向作用装置，包括：粒子模块、激光发生单元和反射单元；粒子模块，用于提供作为反向作用对象的粒子；激光发生单元，用于提供在空间上完全重合且传播方向相同的高频激光分量和低频激光分量；反射单元，用于垂直反射所述高频激光分量和低频激光分量，以形成与所述高频激光分量和低频激光分量在空间上完全重合且传播方向相反的拉曼激光空间场；所述粒子模块位于所述激光发生单元与所述反射单元之间。

优选地，激光反向作用装置还包括：激光稳频单元和/或激光锁相单元；激光稳频单元用于稳定所述高频激光分量和低频激光分量的频率；激光锁相单元用于锁定所述高频激光分量和低频激光分量的相位。

优选地，激光控制单元包括：频差控制单元，用于控制所述高频激光分量和低频激光分量之间的频率的差值。

优选地，激光控制单元包括：扩束单元，用于调整所述高频激光分量和低频激光分量的光束直径。

优选地，粒子模块包括：真空环境单元，用于使所述粒子处于真空环境。

第二方面，本发明实施例还提供一种实现激光反向作用方法，包括：激光发生步骤，向作为反向作用对象的粒子发射两束在空间上完全重合且传播方向相同的高频激光分量和低频激光分量；激光反射步骤，垂直反射所述高频激光分量和低频激光分量，以形成与所述高频激光分量和低频激光分量在空间上完全重合且传播方向相反的拉曼激光空间场。