[发明专利]一种漫反射激光冷却原子贮存装置和方法

权利要求书

1.一种漫反射激光冷却原子贮存装置，包括圆柱筒形的石英泡主体(1)，其特征在于，石英泡主体(1)的中部连通连接有管状的石英泡充气端(2)，石英泡主体(1)的下端连通连接有管状的石英泡固定端(3)，石英泡固定端(3)处连接有无磁金属化层(4)，圆柱筒形的微波腔筒(7)套设在石英泡主体(1)外，微波腔筒(7)的上端连接有位于石英泡主体(1)上方的微波腔上圆端盖(5)，微波腔上圆端盖(5)的中间处设置有探测光上通光孔(6)，微波腔筒(7)的下端连接有位于石英泡主体(1)下方的微波腔下圆端盖(9)，微波腔筒(7)的内壁上、微波腔上圆端盖(5)的底面上及微波腔下圆端盖(9)的顶面上均设置有高漫反射率金属层(8)；微波腔下圆端盖(9)的中间处设置有探测光下通光孔(10)，微波腔下圆端盖(9)在探测光下通光孔(10)处连接有向下延伸的管状的微波腔固定端(12)，石英泡固定端(3)位于探测光下通光孔(10)的下方，微波腔固定端(12)套设在石英泡固定端(3)外；微波腔下圆端盖(9)上设置有至少两个用于向石英泡主体(1)内注入冷却光(16)的冷却光注光孔(11)，冷却光注光孔(11)在探测光下通光孔(10)周围均匀分布；微波腔固定端(12)下端连接有环形的固定端内凸边缘(14)，固定端内凸边缘(14)的中心处设置有用于向石英泡主体(1)内注入探测石英泡主体(1)的纵向中心轴线上冷原子团(17)数量和温度的探测光(18)的固定端注光孔(13)；石英泡固定端(3)与微波腔固定端(12)之间设置有空隙，所述空隙内填充有无磁钎料层(15)；石英泡主体(1)的纵向中心轴线与微波腔轴向中心线(19)重合。

2.如权利要求1所述的漫反射激光冷却原子贮存装置，其特征在于，石英泡充气端(2)为圆管状。

3.如权利要求1所述的漫反射激光冷却原子贮存装置，其特征在于，石英泡固定端(3)为圆管状。

4.如权利要求1所述的漫反射激光冷却原子贮存装置，其特征在于，无磁金属化层(4)为圆管状，无磁金属化层(4)连接在石英泡固定端(3)的内壁上。

5.如权利要求1所述的漫反射激光冷却原子贮存装置，其特征在于，探测光上通光孔(6)、探测光下通光孔(10)、冷却光注光孔(11)和固定端注光孔(13)均为圆形。

6.如权利要求1所述的漫反射激光冷却原子贮存装置，其特征在于，微波腔筒(7)的内壁上的高漫反射率金属层(8)为圆管状，微波腔上圆端盖(5)的底面上及微波腔下圆端盖(9)的顶面上的高漫反射率金属层(8)均为平面状。

7.如权利要求1所述的漫反射激光冷却原子贮存装置，其特征在于，微波腔上圆端盖(5)和微波腔下圆端盖(9)均为圆形板状。

8.如权利要求1所述的漫反射激光冷却原子贮存装置，其特征在于，微波腔上圆端盖(5)和微波腔下圆端盖(9)分别通过螺栓与微波腔筒(7)的上端和下端连接。

9.如权利要求1所述的漫反射激光冷却原子贮存装置，其特征在于，固定端内凸边缘(14)为圆环形。

10.一种漫反射激光冷却原子贮存方法，用于权利要求1～9中任一项所述的装置，其特征在于，包括以下步骤，

将微波腔筒(7)套设在石英泡主体(1)外；

石英泡主体(1)的中心轴线与微波腔轴向中心线(19)对准重合；

将石英泡固定端(3)与微波腔固定端(12)之间的缝隙通过无磁钎料层(15)进行钎焊，实现石英泡固定端(3)与微波腔固定端(12)之间的连接和固定；

将微波腔上圆端盖(5)安装在圆柱筒形的微波腔筒(7)上；

当具有大于0°的发散角的冷却光(16)通过微波腔下圆端盖(9)上对称分布的冷却光注光孔(11)进入微波腔筒(7)内后，经多次石英泡主体(1)泡壁的透射和微波腔筒(7)内壁的高漫反射率金属层(8)的反射后，形成各向同性光场对石英泡主体(1)内的原子进行冷却，形成冷原子团；经过态制备后的冷原子可再与微波腔筒(7)内的磁场相互作用；最后依次通过固定端注光孔(13)、探测光下通光孔(10)和探测光上通光孔(6)的探测光(18)探测轴向上的冷原子数。