[发明专利]一种物质波源的实用化装置

说明书

一种物质波源的实用化装置，属于原子干涉技术领域，该装置采用无源吸气剂泵解决真空系统的SWAP问题；使用异型反射镜和单光纤同时传输多频段激光有效降低光学系统的复杂性；并结合多层PCB板印制磁场线圈解决磁场系统SWAP问题，以期获得简便的原子干涉惯性器件用物质波源的物理系统。本发明采用内置异型反射镜，外包裹PCB线圈的真空腔体，与缠绕多组线圈框架，多路激光输出调节架的现有物质波源装置相比，能实现原子干涉惯性器件在SWAP‑C上突破，更适用于较小空间环境下工作；采用时序控制的多重激光频率按照原子干涉过程分时同步或分步发射，进一步简化敏感头装置，更实用、稳定。

技术领域

本发明涉及一种物质波源的实用化装置，属于原子干涉技术领域。

背景技术

从惯性器件的发展趋势来看，原子干涉惯性器件以其超高精度优势正在逐渐成为实现自主导航的关键技术。目前，在实验室静态环境中已经能够实现零偏稳定性较高的原子干涉陀螺仪和灵敏度较高的原子干涉加速度计，已经达到甚至超过INS/GNSS组合导航的精度。但是，与传统惯性器件相比，原子干涉惯性器件所面临的大体积，大重量，高功耗和高成本，即高SWAP-C问题，严重的阻碍了原子干涉惯性器件的实用化进程。NIST等原子干涉器件的主要研究单位均已开始逐步将研究的重心转向能够适应未来自主导航提供适应复杂环境要求的低SWAP-C实用化原子干涉惯性器件。

对比目前国内实验室内长度均在1m左右的原子干涉装置，原子干涉惯性器件在SWAP-C上还有着很大的下降空间和实用化潜力。阻碍原子干涉惯性器件实用化的关键问题主要受限于光学系统的复杂性、磁场系统的SWAP问题和真空系统的SWAP问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种物质波源的实用化装置，该装置采用无源吸气剂泵解决真空系统的SWAP问题；使用异型反射镜和单光纤同时传输多频段激光有效降低光学系统的复杂性；并结合多层PCB板印制磁场线圈解决磁场系统SWAP问题，以期获得简便的原子干涉惯性器件用物质波源的物理系统。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种物质波源的实用化装置，包括内置异型反射镜的真空腔体，包裹在真空腔体侧面的磁场线圈，安装在真空腔体一端的四分之一波片、格兰棱镜、光纤放大准直套筒，通过格兰棱镜反射探测信号的探测器，安装在真空腔体另一端的碱金属源，用于提供气室原子；磁场线圈在外部控制下提供时序磁场；

所述异型反射镜、四分之一波片、格兰棱镜、光纤放大准直套筒的中心轴重合，外部激光依次通过光纤放大准直套筒、格兰棱镜、四分之一波片后垂直入射到异型反射镜，在时序磁场下完成原子捕获；所述探测器用于采集反射探测信号完成惯性测量。

上述物质波源的实用化装置，优选的，还包括分子泵、复合泵，真空腔体在安装碱金属源的端面设有三爪型三通，分别用于连接分子泵、碱金属源、复合泵。

上述物质波源的实用化装置，优选的，所述磁场线圈为多层PCB板印制磁场线圈。

上述物质波源的实用化装置，优选的，所述磁场线圈包括磁光阱线圈、三组地磁线圈。

上述物质波源的实用化装置，优选的，所述真空腔体采用外壳L型支撑、上旋压顶圈方式将异型反射镜固定在真空腔体内。

上述物质波源的实用化装置，优选的，所述异型反射镜为空心反射镜，外部激光垂直入射后经过四面反射形成光束重合区域，且重合区域的中心与磁场线圈的中心重合。

上述物质波源的实用化装置，优选的，所述异型反射镜的固定均使用无磁钛钉。

上述物质波源的实用化装置，优选的，所述碱金属源为铷源。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：