本实用新型专利技术公开了一种紧凑型原子干涉仪集成化装置，包括冷原子干涉仪物理系统、冷却光模块和拉曼光模块以及荧光探测收集装置等。本实用新型专利技术利用单个十面体真空玻璃腔的结构，结合准直扩束器和磁场线圈等有效集成。本实用新型专利技术的十面体真空玻璃腔体避免了金属真空腔存在的感生电流、感生磁场等缺陷，且通光面积更大，体积更小；冷却光模块和拉曼光模块比现有实现原子干涉的光学系统简单，简化了光路结构，降低了光路成本；整个装置的正方体真空腔与外围器件相互独立，冷却光模块和拉曼光模块可单独调试再进行组装集成，适用于不同结构的玻璃腔装置。本实用新型专利技术可以应用于高精度原子惯性传感技术，提高传感器集成化水平。提高传感器集成化水平。提高传感器集成化水平。
【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型原子干涉仪集成化装置
[0001]本技术涉及到高精度原子惯性传感技术，具体涉及紧凑的冷原子干涉仪集成化装置，适用于原子干涉精密测量领域。
技术介绍
[0002]原子干涉仪正逐步应用于惯性导航、地质勘查、资源勘探和基础科学研究等领域。通常基于实验室搭建在光学平台上面的原子干涉仪系统体积庞大，可搬运性差，为了满足工程和空间应用，需要研制出小型化可搬运的原子干涉仪装置。
[0003]原子干涉仪装置包括真空腔体、准直激光模块、探测模块等，原子干涉过程包括原子团的囚禁冷却，下落，干涉，探测等过程。为满足原子干涉条件需要集成真空腔体，光纤准直器，透光玻璃窗片，反亥姆霍兹线圈和亥姆霍兹线圈，荧光探测收集装置等，因此如何在满足原子干涉仪物理原理的基础上，高效集成以上单元模块是原子干涉仪装置面临的一个重要问题。目前原子干涉仪大多采用金属真空腔体结构，在金属腔体上封接玻璃窗片进行通光使用，由于封接过程中需要封接刀口和固定螺丝的位置，导致实现相同通光孔径的条件下，金属腔体比玻璃腔体的体积和重量都要大很多；金属真空腔存在的感生电流、感生磁场等因素会干扰原子干涉过程，是需要尽量避免的；反亥姆霍兹线圈和亥姆霍兹线圈的尺寸受限于真空腔体的大小，玻璃腔体可有效减小真空封接部分的尺寸，减小真空腔体的体积，同时经过合理的设计减小反亥姆霍兹线圈和亥姆霍兹线圈的尺寸，因此针对实际应用中对于小型化原子干涉仪的需求，仍有改进的空间。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于针对现有技术对小型化原子干涉仪的需求，提供了一种紧凑型冷原子干涉仪集成化装置。本技术利用单个十面体真空玻璃腔的结构，结合光纤准直器和磁场线圈等器件的有效集成，通光冷却光和拉曼光模块单独调试，再与玻璃腔体进行组装，各器件模块相互独立，实现了一个小型化的原子干涉仪系统，可用于原子干涉精密测量领域。
[0005]本技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0006]一种紧凑型原子干涉仪集成化装置，包括物理系统，物理系统包括十面体真空玻璃腔，十面体真空玻璃腔包括在周向均匀依次分布的第一侧部圆形玻璃窗口、第二侧部圆形玻璃窗口、第三侧部圆形玻璃窗口、第四侧部圆形玻璃窗口、第五侧部圆形玻璃窗口、第六侧部圆形玻璃窗口、第七侧部圆形玻璃窗口、和第八侧部圆形玻璃窗口，十面体真空玻璃腔还包括前圆形通光窗片和后圆形通光窗片，
[0007]第一侧部圆形玻璃窗口外侧、第二侧部圆形玻璃窗口外侧、第三侧部圆形玻璃窗口外侧、第四侧部圆形玻璃窗口外侧、第五侧部圆形玻璃窗口外侧、第六侧部圆形玻璃窗口外侧、以及第七侧部圆形玻璃窗口外侧分别设置有第一准直扩束器、扩束整形器、第二准直扩束器、荧光探测收集装置、第三准直扩束器、第一反射装置、以及第四准直扩束器，前圆形
通光窗片外侧设置有第五准直扩束器，后圆形通光窗片外侧设置有第二反射装置，
[0008]第八侧部圆形玻璃窗口与玻璃管一端连接，玻璃管另一端连接底座，底座与金属法兰密封连接，正方体真空腔的右侧窗口与金属法兰密封连接，正方体真空腔的右侧窗口还通过真空连接器焊接碱金属释放剂，正方体真空腔的前侧窗口固定离子泵。
[0009]十面体真空玻璃腔外部设置有反亥姆霍兹线圈和亥姆霍兹线圈。
[0010]如上所述的第一准直扩束器和第三准直扩束器的出射光轴共线，第二准直扩束器和第四准直扩束器的出射光轴共线，扩束整形器的出射光轴与第一反射装置的反射光共线，第五准直扩束器的出射光轴和第二反射装置的反射光共线。
[0011]如上所述的第一反射装置包括第一外部四分之一波片和第一外部反射镜，扩束整形器的出射光轴依次与第二侧部圆形玻璃窗口、第六侧部圆形玻璃窗口、以及第一外部反射镜垂直，第一外部四分之一波片位于第六侧部圆形玻璃窗口和第六侧部圆形玻璃窗口外部的第一外部反射镜之间；
[0012]第二反射装置包括第二外部四分之一波片和第二外部反射镜，第五准直扩束器的出射光轴依次与前圆形通光窗片、后圆形通光窗片、以及第二外部反射镜垂直，第二外部四分之一波片位于后圆形通光窗片和后圆形通光窗片外侧的第二外部反射镜之间。
[0013]一种紧凑型原子干涉仪集成化装置，还包括光学系统，光学系统包括冷却光模块，
[0014]冷却光模块包括冷却光激光器，冷却光激光器产生的单频激光经过第一分光单元后分为两束单频激光，其中一束单频激光输出到第一稳频单元，另一束单频激光通过第一激光功率放大单元和第一声光调制器单元得到冷却光，冷却光经过分光整形单元分成第一冷却光～第五冷却光分别进入第一准直扩束器～第一准直扩束器。
[0015]如上所述的光学系统还包括拉曼光模块，拉曼光模块包括第一拉曼光激光器和第二拉曼光激光器，第一拉曼光激光器输出的第一拉曼光经第二分光单元后分为两束，其中一部分第一拉曼光输出到第二稳频单元，剩下的第一拉曼光输入到第二激光功率放大单元与第二拉曼光激光器输出第二拉曼光合束获得合束拉曼光，部分合束拉曼光输入到拍频锁相单元，剩下的合束拉曼光经过第二声光调制器单元得到输出拉曼光，输出拉曼光通过合束整形单元传输到扩束整形器中。
[0016]本技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0017]本技术提出了一种紧凑型的原子干涉仪集成化装置，利用单个十面体真空玻璃腔的结构，结合准直扩束器，磁场线圈和荧光探测收集装置等有效集成，能够实现原子的三维磁光阱，冷却，操控原子等功能。相比于传统的金属腔体方案，十面体真空玻璃腔体避免了金属真空腔存在的感生电流、感生磁场、气体渗透等缺陷，且通光面积更大，体积更小；光学模块包括8个单元，比现有实现原子干涉的光学系统简单，简化了光路结构，降低了光路成本；整个装置的真空腔体与外围器件相互独立，冷却光和拉曼光等模块可单独调试再进行组装集成，适用于不同结构的玻璃腔装置。本技术可以应用于高精度原子惯性传感技术，提高传感器集成化水平。
附图说明
[0018]图1为紧凑型冷原子干涉仪的十面体真空玻璃腔示意图；
[0019]图2为紧凑型冷原子干涉仪的物理系统结构示意图；
[0020]图3为紧凑型冷原子干涉仪的光路结构的正视图(y
‑
z)和侧视图(x
‑
z)，其中(a)为正视图；(b)为侧视图；
[0021]图4为紧凑型冷原子干涉仪的冷却光模块和拉曼光模块示意图，其中(a) 为冷却光模块示意图；(b)为拉曼光模块示意图；
[0022]图5为紧凑型冷原子干涉仪的同向干涉条纹；
[0023]图中：100
‑
十面体真空玻璃腔，101
‑
玻璃窗口，102
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窗片，103
‑
碱金属释放剂，104
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玻璃管，105
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铜垫片，106
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底座，201
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第一准直扩束器，202
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第二准直扩束器，203
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第三准直扩束器，204<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种紧凑型原子干涉仪集成化装置，包括物理系统，其特征在于，物理系统包括十面体真空玻璃腔(100)，十面体真空玻璃腔(100)包括在周向均匀依次分布的第一侧部圆形玻璃窗口、第二侧部圆形玻璃窗口、第三侧部圆形玻璃窗口、第四侧部圆形玻璃窗口、第五侧部圆形玻璃窗口、第六侧部圆形玻璃窗口、第七侧部圆形玻璃窗口、和第八侧部圆形玻璃窗口，十面体真空玻璃腔(100)还包括前圆形通光窗片和后圆形通光窗片，第一侧部圆形玻璃窗口外侧、第二侧部圆形玻璃窗口外侧、第三侧部圆形玻璃窗口外侧、第四侧部圆形玻璃窗口外侧、第五侧部圆形玻璃窗口外侧、第六侧部圆形玻璃窗口外侧、以及第七侧部圆形玻璃窗口外侧分别设置有第一准直扩束器(201)、扩束整形器(7)、第二准直扩束器(202)、荧光探测收集装置(6)、第三准直扩束器(203)、第一反射装置(501)、以及第四准直扩束器(204)，前圆形通光窗片外侧设置有第五准直扩束器(205)，后圆形通光窗片外侧设置有第二反射装置(502)，第八侧部圆形玻璃窗口与玻璃管(104)一端连接，玻璃管(104)另一端连接底座(106)，底座(106)与金属法兰(801)密封连接，正方体真空腔(804)的右侧窗口(802)与金属法兰(801)密封连接，正方体真空腔(804)的右侧窗口(802)还通过真空连接器焊接碱金属释放剂(103)，正方体真空腔(804)的前侧窗口(803)固定离子泵(9)，十面体真空玻璃腔(100)外部设置有反亥姆霍兹线圈(3)和亥姆霍兹线圈(4)。2.根据权利要求1所述的一种紧凑型原子干涉仪集成化装置，其特征在于，所述的第一准直扩束器(201)和第三准直扩束器(203)的出射光轴共线，第二准直扩束器(202)和第四准直扩束器(204)的出射光轴共线，扩束整形器(7)的出射光轴与第一反射装置(501)的反射光共线，第...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈小莉，鲁思滨，李润兵，姚战伟，蒋敏，李少康，陈红辉，陆泽茜，孙川，王谨，詹明生，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：新型
国别省市：
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