一种光共振量子振动器的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于原子频标【技术领域】，具体涉及一种光共振量子振动器,位于真空罩内，包括束光源、选态装置和光共振体，所述选态装置包括准直器，选态器、电极和液氮冷却器，所述液氮冷却器位于所述电极外侧，所述电极包括第一正极、第一负极、第二正极和第二负极，所述第一正极和第二正极相对称固定在所述选态器上，所述第一负极和第二负极相对称固定在所述选态器上，所述光共振体包括谐振器和波导管，所述准直器的中心与所述选态器、所述谐振器的中心在同一直线上，所述波导管穿过所述谐振器壁和真空罩壁。本实用新型的有益效果是采用了电偶极跃迁的方式，辐射场的电场分量和分子相互作用，跃迁几率比磁偶极跃迁大三、四个数量级。
【专利说明】一种光共振量子振动器
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于原子频标【技术领域】，具体涉及一种光共振量子振动器。
【背景技术】
[0002] 通常的光共振装置是采用磁偶极跃迁的方式来实现，通过选态磁铁对原子进行选 态，选态后的原子进入储存泡内与辐射场相互作用，原子在泡内与泡壁作大量碰撞(平均达 1〇 4-1〇5次）后将从泡口逸出腔外，每个原子平均在泡口停留时间称为贮存时间，也就是 激活原子在腔内的平均寿命，由于磁偶极的跃迁几率较小，而且原子在储存泡中储存时间 常常也较短，无法满足越来越高精度的技术要求。 实用新型内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种跃迁几率高的光共振量子振动器。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：
[0005] -种光共振量子振动器，位于真空罩内，包括束光源、选态装置和光共振体，所述 选态装置包括准直器，选态器、电极、液氮冷却器，所述液氮冷却器位于所述电极外侧，所述 电极包括第一正极、第一负极、第二正极和第二负极，所述第一正极和第二正极相对称固定 在所述选态器上，所述第一负极和第二负极相对称固定在所述选态器上，所述光共振体包 括谐振器和波导管，所述准直器的中心与所述选态器、所述谐振器的中心在同一直线上，所 述波导管穿过所述谐振器壁和真空罩壁。
[0006] 优选的，所述选态装置还包括束栏，所述束栏位于所述准直器和所述选态器之间。 [0007] 优选的，所述束光源包括气罐、冷却器、分馏器和提纯器，所述气罐、冷却器、分馏 器和提纯器通过管路依次连接。
[0008] 优选的，所述真空罩包括第一排气孔和第二排气孔，所述第一排气孔位于所述束 光源下侧，所述第二排气孔位于所述谐振器下侧。
[0009] 本实用新型的有益效果是采用了电偶极跃迁的方式，辐射场的电场分量和分子相 互作用，跃迁几率比磁偶极跃迁打三、四个数量级。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型实施例光共振量子振动器原理图。
[0011] 图2为本实用新型实施例光共振量子振动器的电极横截面示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。
[0013] 如图1所示的一种光共振量子振动器，位于真空罩9内，包括束光源1、选态装置和 光共振体，选态装置包括准直器2,束栏3、选态器6、电极5、液氮冷却器4,束栏3位于准直 器2和选态器6之间，液氮冷却器4位于电极5外侧，如图2所示，电极5包括第一正极51、 第一负极53、第二正极52和第二负极54,第一正极51和第二正极52相对称固定在选态器 6上，第一负极53和第二负极54相对称固定在选态器6上；光共振体包括谐振器7和波导 管8,准直器2的中心与选态器6、谐振器7的中心在同一直线上，波导管8穿过谐振器7壁 和真空罩9壁。
[0014] 如图1所示，本实施例中束光源包括气罐11、冷却器12、分馏器13和提纯器14,气 罐11、冷却器12、分馏器13和提纯器14通过管路依次连接。
[0015] 如图1所示，本实施例中真空罩9包括第一排气孔91和第二排气孔92,第一排气 孔91位于束光源1下侧，第二排气孔92位于谐振器7下侧。
[0016] 下面具体说明光共振量子振动器工作原理：
[0017] 氨在贮存罐中经冷却、分馏、提纯，再送到准直器，形成分子束射出，经束栏限束 后，电极用液氮冷却，工作电压约30kv，因而形成恒定的径向电场梯度。处在反演上能级的 氨分子进入电场后，将受电场轴向偏转力作用而趋向中心，处在下能级的分子，则偏向边缘 而离开分子束，最后被粘附在液氮冷却的电极和真空器壁上。上能级分子最后被聚焦进入 谐振腔，腔调谐在频率23870MHz上。分子在通过谐振腔时，受腔内辐射场激发而发生受激 发射，产生的辐射能量在高Q腔中贮存积累，进一步激励其他分子辐射，形成雪崩式的受激 辐射过程。当腔内能量聚集速率超过腔和负载损耗功率时，系统产生振荡。振荡能量由波 导引出。整个系统置于真空罩内，真空度约为10_ 6T〇rr数量级。
[0018] 类似氢激射器，光共振量子振动器的激射振荡条件可用维持振荡所需的最低束流 强度(单位时间内输入腔中的激活分子数）来表示。不过，这里有几点不同之处，首先，反演 能级跃迁是电偶极跃迁，辐射场的电场分量和分子起相互作用，跃迁几率比磁偶极跃迁要 大三、四个数量级。其次，这里不用贮存泡，每个分子与辐射场相互作用时间是分子穿过腔 的时间，即t=L/v为腔长，V为分子速率。因此，为了求得平均发射功率，可以引用瞬态跃 迁几率公式再对不同速度分子求平均。于是，可近似地把分子考虑为都具有平均速率而 在刚起振时，又可认为腔内场强甚小，正弦函数可用其宗量来代替。这样，当
【权利要求】
1. 一种光共振量子振动器，位于真空罩内，包括束光源、选态装置和光共振体，其特征 在于，所述选态装置包括准直器，选态器、电极和液氮冷却器，所述液氮冷却器位于所述电 极外侧，所述电极包括第一正极、第一负极、第二正极和第二负极，所述第一正极和第二正 极相对称固定在所述选态器上，所述第一负极和第二负极相对称固定在所述选态器上，所 述光共振体包括谐振器和波导管，所述准直器的中心与所述选态器、所述谐振器的中心在 同一直线上，所述波导管穿过所述谐振器壁和真空罩壁。
2. 根据权利要求1所述的光共振量子振动器，其特征在于，所述选态装置还包括束栏， 所述束栏位于所述准直器和所述选态器之间。
3. 根据权利要求1或2所述光共振量子振动器，其特征在于，所述束光源包括气罐、冷 却器、分馏器和提纯器，所述气罐、冷却器、分馏器和提纯器通过管路依次连接。
4. 根据权利要求1或2所述光共振量子振动器，其特征在于，所述真空罩包括第一排气 孔和第二排气孔，所述第一排气孔位于所述束光源下侧，所述第二排气孔位于所述谐振器 下侧。
【文档编号】H03L7/26GK203872162SQ201420177417
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】詹志明 申请人:江汉大学