[发明专利]一种适用于冷原子实验的前级原子预冷却系统

说明书

本发明公开了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，其包括：玻璃腔体，用于接收待冷却原子；真空腔体组件，用于维持玻璃腔体与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，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，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，用于提供梯度磁场；原子团推送组件，设置在玻璃腔体一侧，用于发射一组推送激光将冷却后的原子团从玻璃腔体中推送至实验腔体中。本发明能够使原子团的温度更低、光学厚度更高、原子通量更大。

技术领域

本发明涉及冷原子技术领域，尤其涉及的是一种适用于冷原子实验的前级原子预冷却系统。

背景技术

在冷原子领域，特别是原子传感技术中，系统的散粒噪声主要受限于原子数目，同时又需要超高真空环境，而直接从超高真空环境中囚禁冷却原子效率低下。为了提供高通量以及低速度的原子束，一般会采用二维磁光阱等方式对原子团实行预冷却。

但是，传统的二维磁光阱前级冷却技术只能冷却原子团在推送光径向两个方向上的温度，对推送光轴向方向上的温度没有冷却效果，这会使得轴向未被冷却的原子不能被有效利用，使推送光轴向上原子束的光学厚度低，能推送至实验腔体中的的原子束流有限。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于冷原子实验的前级原子预冷却系统，以解决传统的二维磁光阱前级冷却技术只能冷却原子团在推送光径向两个方向上的温度，对推送光轴向方向上的温度没有冷却效果所导致的能推送至实验腔体中的原子束有限的问题。

本发明的技术方案如下：

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。

本发明的进一步设置，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。

本发明的进一步设置，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，每个面上设置有有通孔，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。