一種光共振量子振動器的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于原子頻標(biāo)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種光共振量子振動器,位于真空罩內(nèi)，包括束光源、選態(tài)裝置和光共振體，所述選態(tài)裝置包括準(zhǔn)直器，選態(tài)器、電極和液氮冷卻器，所述液氮冷卻器位于所述電極外側(cè)，所述電極包括第一正極、第一負(fù)極、第二正極和第二負(fù)極，所述第一正極和第二正極相對稱固定在所述選態(tài)器上，所述第一負(fù)極和第二負(fù)極相對稱固定在所述選態(tài)器上，所述光共振體包括諧振器和波導(dǎo)管，所述準(zhǔn)直器的中心與所述選態(tài)器、所述諧振器的中心在同一直線上，所述波導(dǎo)管穿過所述諧振器壁和真空罩壁。本實用新型的有益效果是采用了電偶極躍遷的方式，輻射場的電場分量和分子相互作用，躍遷幾率比磁偶極躍遷大三、四個數(shù)量級。
【專利說明】一種光共振量子振動器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于原子頻標(biāo)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種光共振量子振動器。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常的光共振裝置是采用磁偶極躍遷的方式來實現(xiàn)，通過選態(tài)磁鐵對原子進行選 態(tài)，選態(tài)后的原子進入儲存泡內(nèi)與輻射場相互作用，原子在泡內(nèi)與泡壁作大量碰撞(平均達(dá) 1〇 4-1〇5次）后將從泡口逸出腔外，每個原子平均在泡口停留時間稱為貯存時間，也就是 激活原子在腔內(nèi)的平均壽命，由于磁偶極的躍遷幾率較小，而且原子在儲存泡中儲存時間 常常也較短，無法滿足越來越高精度的技術(shù)要求。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種躍遷幾率高的光共振量子振動器。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案為：
[0005] -種光共振量子振動器，位于真空罩內(nèi)，包括束光源、選態(tài)裝置和光共振體，所述 選態(tài)裝置包括準(zhǔn)直器，選態(tài)器、電極、液氮冷卻器，所述液氮冷卻器位于所述電極外側(cè)，所述 電極包括第一正極、第一負(fù)極、第二正極和第二負(fù)極，所述第一正極和第二正極相對稱固定 在所述選態(tài)器上，所述第一負(fù)極和第二負(fù)極相對稱固定在所述選態(tài)器上，所述光共振體包 括諧振器和波導(dǎo)管，所述準(zhǔn)直器的中心與所述選態(tài)器、所述諧振器的中心在同一直線上，所 述波導(dǎo)管穿過所述諧振器壁和真空罩壁。
[0006] 優(yōu)選的，所述選態(tài)裝置還包括束欄，所述束欄位于所述準(zhǔn)直器和所述選態(tài)器之間。 [0007] 優(yōu)選的，所述束光源包括氣罐、冷卻器、分餾器和提純器，所述氣罐、冷卻器、分餾 器和提純器通過管路依次連接。
[0008] 優(yōu)選的，所述真空罩包括第一排氣孔和第二排氣孔，所述第一排氣孔位于所述束 光源下側(cè)，所述第二排氣孔位于所述諧振器下側(cè)。
[0009] 本實用新型的有益效果是采用了電偶極躍遷的方式，輻射場的電場分量和分子相 互作用，躍遷幾率比磁偶極躍遷打三、四個數(shù)量級。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為本實用新型實施例光共振量子振動器原理圖。
[0011] 圖2為本實用新型實施例光共振量子振動器的電極橫截面示意圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體說明。
[0013] 如圖1所示的一種光共振量子振動器，位于真空罩9內(nèi)，包括束光源1、選態(tài)裝置和 光共振體，選態(tài)裝置包括準(zhǔn)直器2,束欄3、選態(tài)器6、電極5、液氮冷卻器4,束欄3位于準(zhǔn)直 器2和選態(tài)器6之間，液氮冷卻器4位于電極5外側(cè)，如圖2所示，電極5包括第一正極51、 第一負(fù)極53、第二正極52和第二負(fù)極54,第一正極51和第二正極52相對稱固定在選態(tài)器 6上，第一負(fù)極53和第二負(fù)極54相對稱固定在選態(tài)器6上；光共振體包括諧振器7和波導(dǎo) 管8,準(zhǔn)直器2的中心與選態(tài)器6、諧振器7的中心在同一直線上，波導(dǎo)管8穿過諧振器7壁 和真空罩9壁。
[0014] 如圖1所示，本實施例中束光源包括氣罐11、冷卻器12、分餾器13和提純器14,氣 罐11、冷卻器12、分餾器13和提純器14通過管路依次連接。
[0015] 如圖1所示，本實施例中真空罩9包括第一排氣孔91和第二排氣孔92,第一排氣 孔91位于束光源1下側(cè)，第二排氣孔92位于諧振器7下側(cè)。
[0016] 下面具體說明光共振量子振動器工作原理：
[0017] 氨在貯存罐中經(jīng)冷卻、分餾、提純，再送到準(zhǔn)直器，形成分子束射出，經(jīng)束欄限束 后，電極用液氮冷卻，工作電壓約30kv，因而形成恒定的徑向電場梯度。處在反演上能級的 氨分子進入電場后，將受電場軸向偏轉(zhuǎn)力作用而趨向中心，處在下能級的分子，則偏向邊緣 而離開分子束，最后被粘附在液氮冷卻的電極和真空器壁上。上能級分子最后被聚焦進入 諧振腔，腔調(diào)諧在頻率23870MHz上。分子在通過諧振腔時，受腔內(nèi)輻射場激發(fā)而發(fā)生受激 發(fā)射，產(chǎn)生的輻射能量在高Q腔中貯存積累，進一步激勵其他分子輻射，形成雪崩式的受激 輻射過程。當(dāng)腔內(nèi)能量聚集速率超過腔和負(fù)載損耗功率時，系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。振蕩能量由波 導(dǎo)引出。整個系統(tǒng)置于真空罩內(nèi)，真空度約為10_ 6T〇rr數(shù)量級。
[0018] 類似氫激射器，光共振量子振動器的激射振蕩條件可用維持振蕩所需的最低束流 強度(單位時間內(nèi)輸入腔中的激活分子數(shù)）來表示。不過，這里有幾點不同之處，首先，反演 能級躍遷是電偶極躍遷，輻射場的電場分量和分子起相互作用，躍遷幾率比磁偶極躍遷要 大三、四個數(shù)量級。其次，這里不用貯存泡，每個分子與輻射場相互作用時間是分子穿過腔 的時間，即t=L/v為腔長，V為分子速率。因此，為了求得平均發(fā)射功率，可以引用瞬態(tài)躍 遷幾率公式再對不同速度分子求平均。于是，可近似地把分子考慮為都具有平均速率而 在剛起振時，又可認(rèn)為腔內(nèi)場強甚小，正弦函數(shù)可用其宗量來代替。這樣，當(dāng)

【權(quán)利要求】
1. 一種光共振量子振動器，位于真空罩內(nèi)，包括束光源、選態(tài)裝置和光共振體，其特征 在于，所述選態(tài)裝置包括準(zhǔn)直器，選態(tài)器、電極和液氮冷卻器，所述液氮冷卻器位于所述電 極外側(cè)，所述電極包括第一正極、第一負(fù)極、第二正極和第二負(fù)極，所述第一正極和第二正 極相對稱固定在所述選態(tài)器上，所述第一負(fù)極和第二負(fù)極相對稱固定在所述選態(tài)器上，所 述光共振體包括諧振器和波導(dǎo)管，所述準(zhǔn)直器的中心與所述選態(tài)器、所述諧振器的中心在 同一直線上，所述波導(dǎo)管穿過所述諧振器壁和真空罩壁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光共振量子振動器，其特征在于，所述選態(tài)裝置還包括束欄， 所述束欄位于所述準(zhǔn)直器和所述選態(tài)器之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光共振量子振動器，其特征在于，所述束光源包括氣罐、冷 卻器、分餾器和提純器，所述氣罐、冷卻器、分餾器和提純器通過管路依次連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光共振量子振動器，其特征在于，所述真空罩包括第一排氣 孔和第二排氣孔，所述第一排氣孔位于所述束光源下側(cè)，所述第二排氣孔位于所述諧振器 下側(cè)。
【文檔編號】H03L7/26GK203872162SQ201420177417
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】詹志明 申請人:江漢大學(xué)