[发明专利]一种基于多维平衡探测技术的冷原子多参数测量装置

说明书

本发明涉及一种基于多维平衡探测技术的冷原子多参数测量装置，二维冷却激光、二维梯度线圈和二维真空腔构成二维磁光阱，用于实现冷原子束流的输出；三维冷却激光、三维梯度线圈和三维真空腔构成三维磁光阱，用于俘获冷原子束流形成冷原子团；二维磁光阱和三维磁光阱通过真空差分管连接；光电探测器为三对，三对光电探测器分别安装在三维真空腔的三对正交的金属面上；三对光电探测器的感光面正对三维磁光阱的几何中心；三对光电探测器的输出端连接各自对应的SMA同轴电缆的输入端，SMA同轴电缆的输出端连接到USB多通道数据采集卡的输入端，USB多通道数据采集卡的输出端通过USB连接线输入数据处理模块。本发明实现了冷原子多参数测量。

技术领域

本发明属于冷原子干涉测量领域，具体涉及一种基于多维平衡探测技术的冷原子多参数测量装置。

背景技术

基于二维磁光阱和三维磁光阱的复合磁光阱技术在冷原子干涉领域具有广泛应用，如冷原子干涉重力仪、冷原子干涉重力梯度仪、冷原子干涉陀螺仪以及冷原子钟等精密测量装置。冷原子干涉测量技术非常依赖冷原子团的各项参数，如初始位置、温度和数目等信息。选择性地对上述参数进行在线诊断和实时测量，对于提高冷原子干涉传感器的测量精度具有重要意义。

对于抛射型(上抛、斜抛、平抛)冷原子干涉仪而言，准确识别冷原子团的初始位置对于降低冷原子团的温度、提高原子的冷却效率和数目具有重要指导作用。通常情况下，采用多路CCD对冷原子团的位置进行三维成像，从而协助冷原子团的位置调节，但这种方法更多意义上是定性分析，空间分辨率较低，无法对冷原子团的诸多参数进行同时测量，给实验操作带来不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于多维平衡探测技术的冷原子多参数测量装置，该装置可用于对三维磁光阱中俘获的冷原子团的位置进行精确诊断和辅助调节，同时可对冷原子团的数目、温度、装载时间以及冷原子束流的通量和纵向速度等参数进行测量。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：

一种基于多维平衡探测技术的冷原子多参数测量装置，其特征在于：

包括三维真空腔、三维冷却激光、三维梯度线圈、真空差分管、二维梯度线圈、二维真空腔、二维冷却激光、地磁补偿线圈、光电探测器、SMA同轴电缆、USB多通道数据采集卡、USB连接线和数据处理模块；

二维冷却激光、二维梯度线圈和二维真空腔构成二维磁光阱，用于实现冷原子束流的输出；二维冷却激光、二维梯度线圈和二维真空腔的几何中心在空间重合；三维冷却激光、三维梯度线圈和三维真空腔构成三维磁光阱，用于俘获冷原子束流形成冷原子团；三维冷却激光、三维梯度线圈和三维真空腔的几何中心在空间重合；二维磁光阱和三维磁光阱通过真空差分管连接，所述真空差分管的内孔为阶梯孔，阶梯孔由连接二维真空腔的小孔径段和连接三维真空腔的大孔径段构成；所述光电探测器为三对，三对光电探测器分别安装在三维真空腔的三对正交的金属面上，且和三维地磁补偿线圈的中心重合；三对光电探测器的感光面正对三维磁光阱的几何中心；三对光电探测器的输出端连接各自对应的SMA同轴电缆的输入端，SMA同轴电缆的输出端连接到USB多通道数据采集卡的输入端，USB多通道数据采集卡的输出端通过USB连接线输入数据处理模块；

所述二维冷却激光以输出方向可调节的方式与冷原子束流的输出方向呈小于90°的夹角设置。

进一步的：所述光电探测器采用硅基光电探测器S1337-1010BR。

进一步的：所述USB多通道数据采集卡采用USB-6343。

本发明具有的优点和积极效果：