[发明专利]原子能级精确测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及原子能级测量技术，具体是一种原子能级精确测量装置。

背景技术

原子能级的精确测量对研究原子结构、原子超精细常数、原子势能曲线和原子动力学演化有重要意义。目前，国际上主要采用光谱的方法来测量原子能级，但是由于光谱线的增宽效应掩盖了光谱结构的细节，成为获取原子能级信息的主要障碍。光谱增宽的来源有三个因素：谱线的自然宽度、压致（碰撞）增宽、多普勒增宽。当压力小于1333Pa（10mmHg）时，压制增宽并不严重，与自然宽度有相同量级。其中多普勒增宽通常比自然宽度大两个数量级，是实际谱线宽度的主要成分。通常使一些很靠近的谱线难以分辨。近代光谱实验采用的一些新方法如饱和光谱技术、双光子吸收是消除多普勒增宽的有效方法。饱和吸收光谱技术只能探测速度为零的原子，而双光子吸收可以探测所有速度的原子，双光子吸收能使所有原子都对光谱信号有贡献，比饱和吸收更优越。基于此，人们通常采用两台固定频率的激光器来研究原子的双光子吸收光谱，从而测量原子的能级位置。这种固定频率的激光器仅仅可以研究原子单一双光子光谱，而且需要对两台固定频率的激光器进行相干锁定，操作非常复杂，受激光器输出激光线宽（MHz）太宽的影响原子能级的测量精度只能达到MHz。基于此，有必要发明一种不受多普勒增宽的影响、操作方便，同时可以精确快速地测量所选原子全部能级信息的原子能级测量装置，以解决现有原子能级测量技术受激光器固定频率的限制只能测量原子部分能级、对原子能级测量的精度受激光器线宽影响、测量方法复杂且难以实现的问题。

发明内容

本发明为了解决现有原子能级测量技术受激光器固定频率的限制只能测量原子部分能级、对原子能级测量的精度受激光器线宽影响、测量方法复杂且难以实现的问题，提供了一种原子能级精确测量装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：原子能级精确测量装置，包括飞秒光学频率梳、无偏振分束棱镜、原子蒸汽泡、光电倍增管、以及示波器；飞秒光学频率梳的出射端与无偏振分束棱镜的入射端之间设有由第一全反射镜和第二全反射镜依次串接而成的准直光路；无偏振分束棱镜的透射出射端与原子蒸汽泡之间设有由第三全反射镜、第一滤光片、第四全反射镜依次串接而成的光路；无偏振分束棱镜的反射出射端与原子蒸汽泡之间设有由第三滤光片和第五全反射镜依次串接而成的光路；原子蒸汽泡与光电倍增管的输入端之间设有由凸透镜和第二滤光片依次串接而成的光路；光电倍增管的输出端与示波器之间连接有BNC线。