[发明专利]一种适用于冷原子实验的前级原子预冷却系统

权利要求书

1.一种适用于冷原子实验的前级原子预冷却系统，与实验腔体连通，其特征在于，包括：

玻璃腔体，用于接收待冷却原子；

真空腔体组件，连通于所述玻璃腔体与所述实验腔体之间，用于维持所述玻璃腔体与所述实验腔体之间的压强差，并为冷却后的原子团提供传输通道；

水平方向冷却装置，位于所述玻璃腔体的径向方向上，用于将水平冷却激光扩束为椭圆形光斑并发射出去以对原子团水平方向上的温度进行冷却；

竖直方向冷却装置，位于所述玻璃腔体的轴向方向上，用于将竖直冷却激光扩束为椭圆形光斑并发射出去以对原子团竖直方向上的温度进行冷却；

梯度磁场线圈组件，设置在所述玻璃腔体上并用于提供梯度磁场；所述水平方向冷却激光、所述竖直方向冷却激光与所述梯度磁场构成三维磁光阱结构；

原子团推送组件，设置在所述玻璃腔体一侧，用于发射一组推送激光将冷却后的原子团从所述玻璃腔体中推送至所述实验腔体中。

2.根据权利要求1所述的适用于冷原子实验的前级原子预冷却系统，其特征在于，所述真空腔体组件包括：

方形真空腔体，连通在所述玻璃腔体与所述实验腔体之间；

差分管，设置在所述方形真空腔体内，并连通所述方形真空腔体与所述实验腔体；

第一真空泵，与所述方形真空腔体连接，所述玻璃腔体通过所述方形真空腔体与所述第一真空泵连通；

第二真空泵，与所述方形真空腔体连接，所述实验腔体通过所述方形真空腔体与所述第二真空泵连通。

3.根据权利要求2所述的适用于冷原子实验的前级原子预冷却系统，其特征在于，所述方形真空腔体内设置有固定部，所述差分管固定在所述固定部上；其中，所述固定部与所述差分管的接触面采用铟丝密封；

所述方形真空腔体的侧面具有四个面，每个面上设置有通孔，其中所述方形真空腔体对角线上的相邻两个面之间通过所述通孔连通。

4.根据权利要求2所述的适用于冷原子实验的前级原子预冷却系统，其特征在于，所述水平冷却激光包括：第一水平冷却激光与第二水平冷却激光；

所述水平方向冷却装置包括：第一水平方向冷却组件与第二水平方向冷却组件；

所述第一水平冷却激光经所述第一水平方向冷却组件扩束为第一椭圆形光斑并经过所述玻璃腔体再经反射后与所述第二水平冷却激光形成第一对射冷却光；其中，所述第一椭圆形光斑的长轴方向与所述差分管的长轴方向相同；

所述第二水平冷却激光经所述第二水平方向冷却组件扩束为第二椭圆形光斑并经过所述玻璃腔体再经反射后与所述第一水平冷却激光形成第二对射冷却光；其中，所述第二椭圆形光斑的长轴方向与所述差分管的长轴方向相同；

其中，所述第一水平冷却激光与所述第二水平冷却激光形成蝴蝶形结构；所述第一对射冷却光与所述第二对射冷却光在平行于所述差分管的方向的夹角为锐角，在垂直于所述差分管的方向上的夹角为钝角。

5.根据权利要求4所述的适用于冷原子实验的前级原子预冷却系统，其特征在于，所述第一水平方向冷却组件包括：第一波片、第一凹柱透镜、第一凸柱透镜与第一全反镜；

所述第一水平冷却激光依次经所述第一波片、所述第一凹柱透镜与所述第一凸柱透镜扩束后形成第一椭圆形光斑，通过所述玻璃腔体并经所述第一全反镜反射后到所述第二水平方向冷却组件，与所述第二水平冷却组件反射的第二水平冷却激光形成所述第一对射冷却光。

6.根据权利要求5所述的适用于冷原子实验的前级原子预冷却系统，其特征在于，所述第二水平方向冷却组件包括：第二波片、第二凹柱透镜、第二凸柱透镜与第二全反镜；

所述第二水平冷却激光依次经过所述第二波片、所述第二凹柱透镜与第二凸柱透镜扩束后形成第二椭圆形光斑，通过所述玻璃腔体并经所述第二全反镜反射后到所述第一全反镜，与所述第一水平冷却激光形成第二对射冷却光。