[发明专利]一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置

权利要求书

1.一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置，其特征在于：包括光路支撑骨架、光学镜筒及光学元件、反亥姆赫兹线圈、拉曼光学平台、底部固定座；

所述光路支撑骨架主体为光路支撑骨架上方圆环和光路支撑骨架下方圆环，在每一圆环上均有3个相对水平面倾斜固定角度的圆形切面，且在同一水平面内均匀分布；上方圆环的3个圆形切面和下方圆环的3个圆形切面搭配为三对，每对圆形切面的轴线重合，切面上留有安装孔，用于固定光学元件、镜筒及反亥姆霍兹线圈；

所述两圆环通过竖直立柱刚性连接；

所述圆形切面与水平面夹角及光路支撑骨架竖直立柱高度满足特定要求，使得每对圆形切面与另外两对圆形切面的轴线均互相垂直，且三组轴线相交于空间一点。

2.如权利要求1所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置，其特征在于：所述圆环形拉曼光学平台位于光路支撑骨架顶部，用于固定拉曼光路元件，引入量子测量所需拉曼激光；所述圆环形拉曼光学平台与光路支撑骨架通过竖直立柱相连。

3.如权利要求1所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置，其特征在于：所述底部固定座为圆环形，在光路支撑骨架底部，通过竖直立柱与光路支撑骨架相连，且留有安装孔，用于和真空模块拼接。

4.如权利要求1所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置，其特征在于：所述光路支撑骨架、拉曼光学平台、底部固定座一体成型，整体结构成为独立一体式冷原子束缚模块主体。

5.如权利要求4所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置，其特征在于：所述光路支撑骨架、拉曼光学平台、底部固定座采用3D打印技术或数控车床加工技术一体成型。

6.如权利要求1所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置，其特征在于：所述3对光学镜筒在6个圆形平面上通过无磁螺丝与支撑骨架连接。

7.如权利要求1所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置，其特征在于：每对镜筒中的光学元件包括上方镜筒中的反射镜及调节架，下方镜筒中的光纤耦合头、准直扩束镜、1/4波片、光澜及调节架。

8.如权利要求1所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置，其特征在于：所述一对反亥姆霍兹线圈与一对相对镜筒固定。

9.如权利要求1所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置，其特征在于：组装、调试及工作方法为，

步骤一：组装光学镜筒，调整准直扩束镜、1/4波片至冷却光满足准直扩束和圆偏需求；

步骤二：组装光路支撑骨架，将组装好的光学镜筒安装至光路支撑骨架，将反亥姆霍兹线圈组装于一对光学镜筒上；

步骤三：插入光纤引入激光，通过光澜及调节架调整光路位置及姿态，使三束光反射后原路返回，且三束光相交于一点，三束光两两垂直；

步骤四：调整反亥姆霍兹线圈位置，通入电流，并使用高斯计测量系统中心磁场梯度至8～12高斯每厘米，保证梯度磁场零场位置与光阱中心重合；拔出光纤；至此，独立一体式冷原子束缚模块完成组装；

步骤五：组装测试透明真空腔，将真空腔内部抽到超高真空状态并维持；

步骤六：打开测试真空腔系统的碱金属源，维持真空腔内碱金属原子分压；

步骤七：将所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置套入测试真空腔，沿竖直轴线旋转、平移冷原子束缚模块至磁光阱光路中心位于真空腔内部，且3对光束不通过真空腔棱角处，防止冷却光波前畸变；通过底部固定座将冷原子束缚模块固定在测试真空腔底座上；

步骤八：施加冷却光及梯度磁场，抓取冷原子团，使用ccd相机观察冷原子团信号，微调光路调整架及磁场至冷原子团信号最强；

此时，所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置已经在测试真空腔上调试完成，能够取下并在任意满足要求的真空腔上多次重复使用，完成不同测量任务，所述不同测量任务包括重力测量、真空度测量、加速度测量。

10.如权利要求9所述的一种基于磁光阱原理的独立一体式冷原子束缚装置，其特征在于：还包括步骤九，将调试好的冷原子束缚模块转移至工作真空模块，沿竖直轴线旋转、平移冷原子束缚模块至冷原子束缚模块光路中心位于工作真空腔内部，且3对光束不通过真空腔棱角处，通过底部固定座将冷原子束缚模块固定在工作真空腔底座上，在拉曼光学平台及底座安装所需光学元件，进行后续量子精密测量任务。