[发明专利]量子绝对重力仪及其探头

权利要求书

1.一种量子绝对重力仪探头，其特征在于，包括测量部分及支撑架(2)；所述测量部分设置于支撑架(2)上；

所述测量部分包括用于捕获原子并为其提供自由落体空间的超高真空单元(1)，该超高真空单元(1)外围配置有与所述量子绝对重力仪的激光系统联结并引导产生多个激光束的光路结构及与该光路结构配合以产生冷却、捕获原子的三维磁光阱的磁场单元；其中，超高真空单元(1)的顶部、侧壁及底部均限定有用于注入绝对重力测量所必须的激光束的光学窗口；所述超高真空单元(1)包括一体成型的钛合金腔体(11)、与该钛合金腔体(11)顶部相连通的真空管道(12)及与该真空管道(12)相连通的抽真空装置(13)，所述钛合金腔体(11)为长方体，其内自上而下分别配置为三维磁光阱区、干涉区及探测区，所述钛合金腔体(11)的上、下端开口，且其各侧面均限定有上、下两个光学窗口，其中，上部的第一光学窗口(111)正对三维磁光阱区，下部的第二光学窗口(112)正对探测区，钛合金腔体(11)的上端开口通过连接部件与真空管道(12)连接，钛合金腔体(11)的下端开口处配置第三光学窗口(113)；

所述支撑架(2)限定有间隔设置的上、中、下支撑部件，相邻支撑部件之间通过支撑杆(24)连接，所述光路结构布设于上、中、下支撑部件上，所述磁场单元配置于中支撑部件上，其中，上、中、下支撑部件上均形成有贯通孔，中支撑部件上的贯通孔用于嵌设超高真空单元(1)，上支撑部件上的贯通孔用于避让自上支撑部件的光学结构部分发出的进入超高真空单元(1)顶部的激光束；

所述光路结构包括用于实现三维磁光阱的三束冷却光束的第一光路结构；所述第一光路结构包括第一准直装置(3119)及与该第一准直装置(3119)联结的光学组件，所述光学组件用于将第一准直装置(3119)发出的激光束分为两束对射的关于垂直方向倾斜45°的第一冷却光束(3116，3117)和一束对射的沿水平方向注入并与两第一冷却光束(3116，3117)垂直交汇的第二冷却光束(3118)；

所述光学组件包括至少设置于上支撑部件与中支撑部件之间的三个基准平面上的多个光学部件，其中，第一基准平面高于三维磁光阱中心，第二基准平面与三维磁光阱中心等高，第三基准平面低于三维磁光阱中心。

2.根据权利要求1所述的一种量子绝对重力仪探头，其特征在于，所述钛合金腔体(11)相邻侧面上的各第一光学窗口(111)及各第二光学窗口(112)均对应等高设置，且第一光学窗口(111)的底部高于中支撑部件，第二光学窗口(112)的顶部低于中支撑部件。

3.根据权利要求2所述的一种量子绝对重力仪探头，其特征在于，所述第一光学窗口(111)的长度不小于其宽度，三维磁光阱的入射激光束自该第一光学窗口(111)注入并汇聚于钛合金腔体(11)内；其中一对相对的第一光学窗口(111)用于供两束对射的第一冷却光束(3116，3117)交叉注入钛合金腔体(11)，同时，该第一光学窗口(111)之一还用于供吹送激光束注入；另一对相对的第一光学窗口(111)用于供沿水平方向垂直于两个第一冷却光束(3116，3117)的第二冷却光束(3118)注入。

4.根据权利要求1所述的一种量子绝对重力仪探头，其特征在于，所述第二光学窗口(112)的长度不小于其宽度，其中一对相对的第二光学窗口(112)用于供探测原子的探测激光束注入。

5.根据权利要求1所述的一种量子绝对重力仪探头，其特征在于，所述超高真空单元(1)顶部的第四光学窗口(114)与钛合金腔体(11)底部的第三光学窗口(113)正对，第四光学窗口(114)用于供拉曼激光束进入超高真空单元(1)，该拉曼激光束经第三光学窗口(113)下方的拉曼光反射装置(3202)反射后返回至钛合金腔体(11)内形成干涉激光束。