專利名稱:一種被動型cpt原子鐘物理系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明技術(shù)涉及原子鐘領(lǐng)域,尤其涉及一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,適用于小型和微型被動型CPT原子鐘。
背景技術(shù):
原子鐘是一種精密時間計量儀器。汽泡式原子鐘廣泛應用于全球定位系統(tǒng)、通信、科學實驗和軍事方面。原子鐘的汽泡包含堿金屬原子和緩沖氣體,并被加熱到高于室溫以產(chǎn)生堿金屬原子蒸汽。緩沖氣體為氮氣、甲烷、氦氣等不活潑氣體或它們的混合氣體,用來壓窄譜線寬度、熒光淬滅、能級混雜等。堿金屬原子為銫133、銣87或銣85,它們的基態(tài)超精細子能級之間的共振用來鑒定注入微波的頻率。如圖I所示,在弱磁場下,由于兩mF = 0的能級(“0-0”能級)對磁場不敏感,因此常用它們之間的躍遷頻率Vtltl作為原子鐘鑒頻頻率。當微波頻率掃過躍遷頻率時,共振信號表現(xiàn)為探測光信號會出現(xiàn)一個凹陷或者凸起,利用本地振蕩器產(chǎn)生注入微波,將此注入微波鎖定到共振信號中凹陷或凸起所對應的中心躍遷頻率上,就可得到精密的本地振蕩器時鐘信號輸出。被動型汽泡式相干布居囚禁原子鐘將注入微波調(diào)制到激光中,利用激光與原子作用的相干布居囚禁(Coherent Population Trapping,簡稱CPT)共振現(xiàn)象來鑒定微波頻率。一定功率的微波通過電容和電感電路與直流混合,混合的電信號注入垂直腔表面發(fā)射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,簡稱VCSEL)來產(chǎn)生多邊帶光,該多邊帶光的基頻受注入直流和激光器溫度控制,相鄰邊帶的頻差等于微波頻率,各邊帶光強度滿足貝塞爾函數(shù)。CPT共振需其中兩個邊帶激發(fā),若為±1級邊帶光,則稱為半寬調(diào)制激發(fā);若為基頻(0級)和+1(或-I)級邊帶光,稱為全寬調(diào)制激發(fā)。CPT共振所需光強比VCSEL輸出光強小,通過在光路中設置合適衰減片來控制進入汽泡的光強。四分之一波片(入/4波片)的作用是將VCSEL輸出的線偏振光轉(zhuǎn)變成左旋(0-)或右旋(0+)圓偏振光。汽泡置于可準確控溫的環(huán)境中,為原子、激光相互作用提供所需的堿金屬原子蒸汽。在對環(huán)境磁場作屏蔽的前提下,在汽泡外設置螺線管(圖2中未畫出)產(chǎn)生平行于光傳播方向的磁場。該磁場具有雙重功能1)為原子-光作用提供量子化軸,使圓偏振光對原子作用產(chǎn)生所需的O躍遷;2)通過塞曼移動選出基態(tài)中對磁場不敏感的mF = 0的兩子能態(tài)。光電探測器探測透過汽泡的激光,并轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娏餍盘?。合理控制VCSEL注入直流和溫度,使VCSEL輸出光中用來實現(xiàn)CPT共振的兩個邊帶分別滿足激發(fā)兩基態(tài)到同一激發(fā)態(tài)的電偶極躍遷(Dl線或D2線躍遷)的條件。調(diào)節(jié)微波頻率從而改變兩邊帶光的頻率差,當頻率差掃過超精細能級“0-0”共振頻率時,光電探測器輸出光電流將出現(xiàn)一個共振信號。處理該共振信號得到控制微波頻率的負反饋信號,實現(xiàn)閉環(huán)控制后,即可得到精密的本地振蕩器時鐘信號輸出。
上述傳統(tǒng)的被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)方案光源是單一的左旋(或右旋)圓偏振光。圓偏振激光對原子超精細分裂磁子能級的光抽運效應,使得大部分原子累積在基態(tài)磁量子數(shù)最小(或最大)的子能級上,而處于這個能級的原子對CPT共振是沒有貢獻的,我們稱該態(tài)為“泄漏”態(tài)。圖I以銣87原子為例,說明了此現(xiàn)象,因此信號對比度(CPT共振增加的光電流信號幅度比上非共振的光電流信號幅度)不高。而原子鐘的短期頻率穩(wěn)定度(專業(yè)領(lǐng)域稱之為頻率穩(wěn)定度,實際上指頻率不穩(wěn)定度)與對比度成反比,因此該方案制造的原子鐘的短期穩(wěn)定度不高。正交圓偏振激發(fā)CPT共振的方案利用左旋和右旋圓偏振光同時與原子作用,能夠消除處于“泄漏”態(tài)的原子,并提高信號對比度。原理如下該方案可用一個光與原子相互作用的四能級圖來說明,如圖3所示。同相位和光強的0+和O -雙色光對應的CPT態(tài)函數(shù)的相位差為n (C-G系數(shù)不同),若同相位和光強的0+和O-雙色光同時作用于原子,會破壞CPT相干態(tài),看不到CPT共振信號,因此若在時間或者空間上延時使0+和O-相位差為(2n+l) (n為整數(shù)),就可以達到態(tài)函數(shù)同相疊加效果,使得CPT共振信號增強,并能將原子集中在“0-0能級”。因此正交圓偏振激發(fā)CPT方案制作的原子鐘短期穩(wěn)定度會明顯高于傳統(tǒng)CPT原子鐘
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在的上述問題,提供一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,該裝置能將原子集中在“0-0能級”,使得CPT共振信號增強,提高信號的信噪比和對比度。另外,裝置中所有器件都利于集成,可實現(xiàn)微型化被動型CPT原子鐘。本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,包括激光束發(fā)射裝置,還包括透鏡、衰減片、第一偏振分束器、第一 X/4波片、汽泡、第二 X/4波片、第二偏振分束器、光電探測器和反射裝置,激光束發(fā)射裝置發(fā)出的線偏振圓形發(fā)散激光束經(jīng)過透鏡和衰減片得到線偏振平行光束,線偏振平行光束通過第一偏振分束器得到第一線偏振平行光束,第一線偏振平行光束通過第一 X/4波片得到圓偏振平行光束,圓偏振平行光束依次通過汽泡和第二入/4波片后得到第二線偏振平行光束,第二線偏振平行光束經(jīng)第二偏振分束器反射得到第一線偏振反射平行光束,第一線偏振反射平行光束經(jīng)反射裝置反射之后得到第二線偏振反射平行光束,第二線偏振反射平行光束經(jīng)第一偏振分束器反射,反射后的第二線偏振反射平行光束與通過第一偏振分束器的第一線偏振平行光束合束,反射后的第二線偏振反射平行光束經(jīng)第一 X/4波片轉(zhuǎn)變成與圓偏振平行光束偏振方向不同的圓偏振光,并再次通過汽泡和第二 X/4波片后轉(zhuǎn)變?yōu)槠穹较蚝途€偏振平行光一致的二次線偏振平行光,二次線偏振平行光透過第二偏振分束器輸入到光電探測器上,第一線偏振反射平行光束和線偏振平行光束的偏振方向垂直。如上所述的線偏振平行光束、第一線偏振平行光束、圓偏振平行光束和第二線偏振平行光束的光束中心均重合。如上所述的第一線偏振反射平行光束和第二線偏振反射平行光束的傳播方向均垂直于線偏振平行光的方向。如上所述的反射裝置包括第一 45°反射鏡和第二 45°反射鏡,第一線偏振反射平行光束經(jīng)第一 45°反射鏡反射得到第三線偏振反射平行光束,第三線偏振反射平行光束經(jīng)第二 45°反射鏡反射得到第二線偏振反射平行光束,第二線偏振平行光束、第一線偏振反射平行光束、第三線偏振反射平行光束和第二線偏振反射平行光束在同一平面。
如上所述的線偏振平行光束的傳播方向為X軸正軸方向,X軸正軸方向的反方向為X軸負軸方向,第一偏振分束器的斜面和第一 45°反射鏡的反射面的傾斜方向均為X軸負軸方向順時針旋轉(zhuǎn)45度方向,第二偏振分束器的斜面和第二 45°反射鏡的反射面的傾斜方向均為X軸正軸方向逆時針旋轉(zhuǎn)45度方向。如上所述的第一線偏振平行光束、圓偏振平行光束、第二線偏振平行光束、第一線偏振反射平行光束、第二線偏振反射平行光束和第三線偏振反射平行光束的總光程為
其中c為真空中的光速,Vtltl為汽泡中堿金屬原子基態(tài)超精細塞曼能級中磁量子數(shù)為零
ZvOO
的兩能級之間躍遷頻率。如上所述的激光束發(fā)射裝置包括電容、電感、電流源和垂直腔表面發(fā)射激光器,電 流源通過電感給垂直腔表面發(fā)射激光器提供驅(qū)動電流,微波輸入通過電容耦合到垂直腔表面發(fā)射激光器。如上所述的垂直腔表面發(fā)射激光器置于透鏡的焦點上,透鏡將垂直腔表面發(fā)射激光器發(fā)出的線偏振圓形發(fā)散激光束轉(zhuǎn)變成線偏振平行光束。如上所述的第一線偏振反射平行光束傳播方向為Y軸正軸方向,第一 X/4波片的光軸與Y軸方向呈45度,第二 X/4波片的光軸與第一 X/4波片的光軸平行。如上所述的線偏振平行光束的出射方向上依次放置的衰減片、第一偏振分束器、第一 X/4波片、汽泡、第二 X/4波片、第二偏振分束器、光電探測器的端面均與線偏振平行光束垂直。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是I.能將原子集中在“0-0能級”,使得CPT共振信號增強,提高信號的信噪比和對比度;2.裝置內(nèi)所有器件都利于集成,可實現(xiàn)微型化被動型CPT原子鐘。
圖I為單一圓偏振光抽運堿金屬原子基態(tài)超精細結(jié)構(gòu)塞曼能級布居圖(以具有代表性的右旋偏振光抽運銣87原子為例,能級上的直條表單一圓偏振光抽運,穩(wěn)態(tài)時能級布居數(shù)分布);圖2為傳統(tǒng)的被動型相干布居囚禁原子鐘的物理系統(tǒng)方案圖;圖3為正交圓偏振激發(fā)CPT方案四能級抽運圖(以具有代表性的銣87原子為例);圖4為正交圓偏振激發(fā)CPT方案堿金屬原子基態(tài)超精細結(jié)構(gòu)塞曼能級布居圖(以具有代表性的銣87原子為例,能級上的直條表示正交圓偏振光抽運,穩(wěn)態(tài)時能級布居數(shù)分布);圖5為本發(fā)明的原理示意圖;圖6為本發(fā)明的實施流程示意圖;圖7為本發(fā)明的裝置示意圖;圖8為本發(fā)明的延時環(huán)路原理示意圖;圖9為本發(fā)明的典型CPT共振譜線。
圖中5-電流源;6-電感;7-電容;8_微波輸入;9_垂直腔表面發(fā)射激光器;10-透鏡;11_衰減片;12a_第一偏振分束器;12b_第二偏振分束器;13a_第一 X /4波片;13b-第二入/4波片;14-汽泡;15a-第一 45°反射鏡;15b_第二 45°反射鏡;16-光電探測器;17_電流輸出;18_延時環(huán)路;19a-第一線偏振平行光束;19b-圓偏振平行光束;19c-第二線偏振平行光束;19d-第一線偏振反射平行光束;19e-第三線偏振反射平行光束;19f-第二線偏振反射平行光束;19g-線偏振圓形發(fā)散激光束;19h-線偏振平行光束。
具體實施例方式實施例I :被動型相干布居囚禁原子鐘中常用的堿金屬原子有銫133、銣87、銣85等,選擇常用的電偶極躍遷Dl線和D2線躍遷,對VCSEL的調(diào)制辦法有半寬調(diào)制和全寬調(diào)制。我們以具有代表性的銣87原子、Dl線躍遷、半寬調(diào)制為例描述本發(fā)明的具體實施方式
。
模塊I中,一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,包括激光束發(fā)射裝置,還包括透鏡10、衰減片11、第一偏振分束器12a、第一 \ /4波片13a、汽泡14、第二 \ /4波片13b、第二偏振分束器12b、光電探測器16和反射裝置,激光束發(fā)射裝置發(fā)出的線偏振圓形發(fā)散激光束19g經(jīng)過透鏡10和衰減片11得到線偏振平行光束19h,線偏振平行光束19h通過第一偏振分束器12a得到第一線偏振平行光束19a,第一線偏振平行光束19a通過第一入/4波片13a得到圓偏振平行光束19b,圓偏振平行光束19b依次通過汽泡14和第二 \ /4波片13b后得到第二線偏振平行光束19c,第二線偏振平行光束19c經(jīng)第二偏振分束器12b反射得到第一線偏振反射平行光束19d,第一線偏振反射平行光束19d經(jīng)反射裝置反射之后得到第二線偏振反射平行光束19f,第二線偏振反射平行光束19f經(jīng)第一偏振分束器12a反射,反射后的第二線偏振反射平行光束19f與通過第一偏振分束器12a的第一線偏振平行光束19a合束,反射后的第二線偏振反射平行光束19f經(jīng)第一 \ /4波片13a轉(zhuǎn)變成與圓偏振平行光束1%偏振方向不同的圓偏振光,并再次通過汽泡14和第二 \ /4波片13b后轉(zhuǎn)變?yōu)槠穹较蚝途€偏振平行光19h —致的二次線偏振平行光,二次線偏振平行光透過第二偏振分束器12b輸入到光電探測器16上,第一線偏振反射平行光束19d和線偏振平行光束19h的偏振方向垂直。線偏振平行光束19h、第一線偏振平行光束19a、圓偏振平行光束19b和第二線偏振平行光束19c的光束中心均重合。第一線偏振反射平行光束19d和第二線偏振反射平行光束19f的傳播方向均垂直于線偏振平行光19h的方向。反射裝置包括第一 45°反射鏡15a和第二 45°反射鏡15b,第一線偏振反射平行光束19d經(jīng)第一 45°反射鏡15a反射得到第三線偏振反射平行光束19e,第三線偏振反射平行光束19e經(jīng)第二 45°反射鏡15b反射得到第二線偏振反射平行光束19f,第二線偏振平行光束19c、第一線偏振反射平行光束19d、第三線偏振反射平行光束19e和第二線偏振反射平行光束19f在同一平面。線偏振平行光束19h的傳播方向為X軸正軸方向,X軸正軸方向的反方向為X軸負軸方向,第一偏振分束器12a的斜面和第一 45°反射鏡15a的反射面的傾斜方向均為X軸負軸方向順時針旋轉(zhuǎn)45度方向,第二偏振分束器12b的斜面和第二 45°反射鏡15b的反射面的傾斜方向均為X軸正軸方向逆時針旋轉(zhuǎn)45度方向。第一線偏振平行光束19a、圓偏振平行光束19b、第二線偏振平行光束19c、第一線偏振反射平行光束19d、第二線偏振反射平行光束19f和第三線偏振反射平行光束19e的總
光程為其中c為真空中的光速,Vtltl為汽泡中堿金屬原子基態(tài)超精細塞曼能級中磁量子
數(shù)為零的兩能級之間躍遷頻率。激光束發(fā)射裝置包括電容7、電感6、電流源5和垂直腔表面發(fā)射激光器9,電流源5通過電感6給垂直腔表面發(fā)射激光器9提供驅(qū)動電流,微波輸入8通過電容7耦合到垂直腔表面發(fā)射激光器9。垂直腔表面發(fā)射激光器9置于透鏡10的焦點上,透鏡10將垂直腔表面發(fā)射激光 器9發(fā)出的線偏振圓形發(fā)散激光束19g轉(zhuǎn)變成線偏振平行光束19h。第一線偏振反射平行光束19d傳播方向為Y軸正軸方向,第一入/4波片13a的光軸與Y軸方向呈45度,第二 \ /4波片13b的光軸與第一 \ /4波片13a的光軸平行。線偏振平行光束19h的出射方向上依次放置的衰減片11、第一偏振分束器12a、第一入/4波片13a、汽泡14、第二 X/4波片13b、第二偏振分束器12b、光電探測器16的端面均與線偏振平行光束19h垂直。線偏振平行光束19h方向為X軸正軸方向,第一線偏振反射平行光束19d傳播方向為Y軸正軸方向,第一 X/4波片13a的光軸與Y軸方向呈45°,第二入/4波片13b的光軸與第一、/4波片13a的光軸平行,因此Y軸方向上的線偏振光束經(jīng)過第一 \ /4波片13a后變?yōu)榇抛笮?或右旋)圓偏振光。磁左旋(或右旋)圓偏振光定義為光子的自旋方向反向(或同向)于量子化軸方向,故原子吸收一個磁左旋(或右旋)圓偏振光光子后軸向自旋角動量減小(或增加)n。模塊2中,與傳統(tǒng)被動型CPT原子鐘中的方法相似,將垂直腔表面發(fā)射激光器9發(fā)射的激光中+1級邊帶光調(diào)節(jié)到與銣87原子|5S1/2,F(xiàn) = I >和|5P1/2,F(xiàn) = 2 >兩能級的電偶極躍遷共振,-I級邊帶光調(diào)節(jié)到與銣87原子|5S1/2, F = 2 >和|5P1/2, F = 2 >兩能級的電偶極躍遷共振。模塊3中,掃描微波輸入8的頻率,光電探測器16的電流輸出17大小反應了 CPT共振的強弱,該電流輸出17即為微波輸入8的頻率鑒定信號,即實現(xiàn)鑒頻4。本發(fā)明與傳統(tǒng)被動型相干布居囚禁原子鐘方案相比,獲得的鑒頻信號幅度明顯較大,能提高被動型相干布居囚禁原子鐘的性能。上述的實施方式只是本發(fā)明的一個具有代表性的特例,同領(lǐng)域的工作人員通過共知常識及本發(fā)明可得堿金屬原子(銫133、銣87、銣85)、不同譜線(Dl線和D2線)、不同調(diào)制方式(半寬調(diào)制和全寬調(diào)制)的實施辦法。本發(fā)明能將原子集中在“0-0能級”,使得CPT共振信號增強,提高信號的信噪比和對比度。另外,所有器件都利于集成,可實現(xiàn)微型化被動型CPT原子鐘。
權(quán)利要求
1.一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,包括激光束發(fā)射裝置,其特征在于還包括透鏡(10)、衰減片(11)、第一偏振分束器(12a)、第一 λ/4波片(13a)、汽泡(14)、第二 λ/4波片(13b)、第二偏振分束器(12b)、光電探測器(16)和反射裝置,激光束發(fā)射裝置發(fā)出的線偏振圓形發(fā)散激光束(19g)經(jīng)過透鏡(10)和衰減片(11)得到線偏振平行光束(19h),線偏振平行光束(19h)通過第一偏振分束器(12a)得到第一線偏振平行光束(19a),第一線偏振平行光束(19a)通過第一 λ/4波片(13a)得到圓偏振平行光束(19b),圓偏振平行光束(1%)依次通過汽泡(14)和第二 λ /4波片(13b)后得到第二線偏振平行光束(19c),第二線偏振平行光束(19c)經(jīng)第二偏振分束器(12b)反射得到第一線偏振反射平行光束(19d),第一線偏振反射平行光束(19d)經(jīng)反射裝置反射之后得到第二線偏振反射平行光束(19f),第二線偏振反射平行光束(19f)經(jīng)第一偏振分束器(12a)反射,反射后的第二線偏振反射平行光束(19f)與通過第一偏振分束器(12a)的第一線偏振平行光束(19a)合束,反射后的第二線偏振反射平行光束(19f)經(jīng)第一 λ/4波片(13a)轉(zhuǎn)變成與圓偏振平行光束(1%)偏振方向不同的圓偏振光,并再次通過汽泡(14)和第二 λ/4波片(13b)后轉(zhuǎn)變?yōu)槠穹较蚝途€偏振平行光(19h) —致的二次線偏振平行光,二次線偏振平行光透過第二偏振分束器(12b)輸入到光電探測器(16)上,第一線偏振反射平行光束(19d)和線偏振平行光束(19h)的偏振方向垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,其特征在于所述的線偏振平行光束(19h)、第一線偏振平行光束(19a)、圓偏振平行光束(19b)和第二線偏振平行光束(19c)的光束中心均重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,其特征在于所述的第一線偏振反射平行光束(19d)和第二線偏振反射平行光束(19f)的傳播方向均垂直于線偏振平行光(19h)的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,其特征在于所述的反射裝置包括第一 45°反射鏡(15a)和第二 45°反射鏡(15b),第一線偏振反射平行光束(19d)經(jīng)第一45°反射鏡(15a)反射得到第三線偏振反射平行光束(19e),第三線偏振反射平行光束(19e)經(jīng)第二 45°反射鏡(15b)反射得到第二線偏振反射平行光束(19f),第二線偏振平行光束(19c)、第一線偏振反射平行光束(19d)、第三線偏振反射平行光束(19e)和第二線偏振反射平行光束(19f)在同一平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,其特征在于所述的線偏振平行光束(19h)的傳播方向為X軸正軸方向,X軸正軸方向的反方向為X軸負軸方向,第一偏振分束器(12a)的斜面和第一 45°反射鏡(15a)的反射面的傾斜方向均為X軸負軸方向順時針旋轉(zhuǎn)45度方向,第二偏振分束器(12b)的斜面和第二 45°反射鏡(15b)的反射面的傾斜方向均為X軸正軸方向逆時針旋轉(zhuǎn)45度方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,其特征在于所述的第一線偏振平行光束(19a)、圓偏振平行光束(19b)、第二線偏振平行光束(19c)、第一線偏振反射平行光束(19d)、第二線偏振反射平行光束(19f)和第三線偏振反射平行光束(19e)的總光程為其中c為真空中的光速,Vt 為汽泡中堿金屬原子基態(tài)超精細塞曼能級中磁 ZvOO量子數(shù)為零的兩能級之間躍遷頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,其特征在于所述的激光束發(fā)射裝置包括電容(7)、電感(6)、電流源(5)和垂直腔表面發(fā)射激光器(9),電流源(5)通過電感(6)給垂直腔表面發(fā)射激光器(9)提供驅(qū)動電流,微波輸入(8)通過電容(7)耦合到垂直腔表面發(fā)射激光器(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,其特征在于所述的垂直腔表面發(fā)射激光器(9)置于透鏡(10)的焦點上,透鏡(10)將垂直腔表面發(fā)射激光器(9)發(fā)出的線偏振圓形發(fā)散激光束(19g)轉(zhuǎn)變成線偏振平行光束(19h)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,其特征在于所述的第一線偏振反射平行光束(19d)傳播方向為Y軸正軸方向,第一 λ/4波片(13a)的光軸與Y軸方向呈45度,第二 λ/4波片(13b)的光軸與第一 λ/4波片(13a)的光軸平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,其特征在于所述的線偏振平行光束(19h)的出射方向上依次放置的衰減片(11)、第一偏振分束器(12a)、第一λ/4波片(13a)、汽泡(14)、第λ/4波片(13b)、第二偏振分束器(12b)、光電探測器(16)的端面均與線偏振平行光束(19h)垂直。
全文摘要
本發(fā)明公開一種被動型CPT原子鐘物理系統(tǒng)裝置,激光束發(fā)射裝置發(fā)出的線偏振圓形發(fā)散激光束經(jīng)過透鏡、衰減片和第一偏振分束器得到第一線偏振平行光束后,依次通過第一λ/4波片、汽泡和第二λ/4波片后得到第二線偏振平行光束,然后經(jīng)第二偏振分束器、反射裝置和第一偏振分束器反射后再次透過第一λ/4波片、汽泡、第二λ/4波片和第二偏振分束器后輸出到光電探測器,第一線偏振反射平行光束和線偏振平行光的偏振方向垂直。本發(fā)明能實現(xiàn)正交圓偏振光同時與原子作用實現(xiàn)CPT共振并將原子集中在“0-0能級”,使得CPT共振信號增強,提高信號的信噪比和對比度。裝置中的器件均利于集成,可實現(xiàn)微型被動型CPT原子鐘。
文檔編號G02B27/28GK102778839SQ201110430919
公開日2012年11月14日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者屈蘇平, 張奕, 顧思洪 申請人:中國科學院武漢物理與數(shù)學研究所