[发明专利]一种芯片CPT原子钟物理系统装置

权利要求书

1.一种芯片CPT原子钟物理系统装置，包括垂直腔面发射激光装置，其特征在于：还包括依次设置的第一偏振分束器(6a)、第一λ/4波片(7a)、原子蒸汽腔芯片(8)、第二λ/4波片(7b)和反射装置，还包括依次设置的透镜(10)、第二偏振分束器(6b)和光电探测器(11)，垂直腔面发射激光装置发出的线偏振圆形发散光(12a)通过第一偏振分束器(6a)后得到第一线偏振圆形发散光(12b)，第一线偏振圆形发散光(12b)通过第一λ/4波片(7a)得到圆偏振圆形发散光(12c)，圆偏振圆形发散光(12c)依次通过原子蒸汽腔芯片(8)和第二λ/4波片(7b)后得到第二线偏振圆形发散光(12d)，第二线偏振圆形发散光(12d)经反射装置发射后得到第一线偏振反射圆形发散光(12f)，第一线偏振反射圆形发散光(12f)通过透镜(10)得到第一线偏振平行光(12g)，第一线偏振平行光(12g)经过第二偏振分束器(6b)反射得到第一线偏振反射平行光(12h)，第一线偏振反射平行光(12h)经过第一偏振分束器(6a)反射后与第一线偏振圆形发散光(12b)合束，经过第一偏振分束器(6a)反射后的第一线偏振反射平行光(12h)依次通过第一λ/4波片(7a)、原子蒸汽腔芯片(8)和第二λ/4波片(7b)，然后经反射装置反射后依次通过透镜(10)和第二偏振分束器(6b)传送到光电探测器(11)转换成电流输出。

2.根据权利要求1所述的一种芯片CPT原子钟物理系统装置，其特征在于：所述的垂直腔面发射激光装置包括电容(3)、电感(4)和垂直腔面发射激光器(5)，电容(3)一端用于微波输入，另一端与垂直腔面发射激光器(5)的阳极连接，电感(4)一端用于电流输入，另一端与垂直腔面发射激光器(5)的阳极连接，垂直腔面发射激光器(5)的阴极与电气地连接。

3.根据权利要求1所述的一种芯片CPT原子钟物理系统装置，其特征在于：所述的反射装置包括第一45°反射面(9a)和第二45°反射面(9b)，第二线偏振圆形发散光(12d)经第一45°反射面(9a)反射后得到第二线偏振反射圆形发散光(12e)，第二线偏振反射圆形发散光(12e)经第二45°反射面(9b)反射后得到第一线偏振反射圆形发散光(12f)。

4.根据权利要求3所述的一种芯片CPT原子钟物理系统装置，其特征在于：所述的第二线偏振圆形发散光(12d)的入射角为45度，第一45°反射面(9a)与第二45°反射面(9b)垂直。

5.根据权利要求3所述的一种芯片CPT原子钟物理系统装置，其特征在于：所述的线偏振圆形发散光(12a)、第一线偏振圆形发散光(12b)、圆偏振圆形发散光(12c)和第二线偏振圆形发散光(12d)的光束中心均重合，第二线偏振反射圆形发散光(12e)和第一线偏振反射平行光(12h)均垂直于线偏振圆形发散光(12a)的传播方向，线偏振圆形发散光(12a)、第一线偏振圆形发散光(12b)、圆偏振圆形发散光(12c)、第二线偏振圆形发散光(12d)、第二线偏振反射圆形发散光(12e)、第一线偏振反射圆形发散光(12f)、第一线偏振平行光(12g)和第一线偏振反射平行光(12h)均位于同一平面。

6.根据权利要求3所述的一种芯片CPT原子钟物理系统装置，其特征在于：所述的线偏振圆形发散光(12a)的传播方向为X轴正轴方向，X轴正轴方向的反方向为X轴负轴方向，第一偏振分束器(6a)的斜面和第二45°反射面(9b)的反射面的倾斜方向均为X轴负轴方向顺时针旋转45度方向，第二偏振分束器(6b)的斜面和第一45°反射面(9a)的反射面的倾斜方向均为X轴正轴方向逆时针旋转45°方向。

第二线偏振反射圆形发散光(12e)的传播方向为Y轴正轴方向，第一λ/4波片(7a)的光轴与Y轴正轴方向呈45度，第二λ/4波片(7b)的光轴与第一λ/4波片(7a)的光轴平行。

7.根据权利要求3所述的一种芯片CPT原子钟物理系统装置，其特征在于：所述的第一线偏振圆形发散光(12b)、圆偏振圆形发散光(12c)、第二线偏振圆形发散光(12d)、第二线偏振反射圆形发散光(12e)、第一线偏振反射圆形发散光(12f)、第一线偏振平行光(12g)和第一线偏振反射平行光(12h)的总光程为其中c为真空中的光速，v₀₀为原子蒸汽腔芯片中原子基态超精细塞曼能级中磁量子数为零的两能级之间跃迁频率。