冷原子喷泉的激光准直镜筒研究  被引量:2

Research on laser collimation expander in a cold atomic fountain

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作  者:张辉[1,2] 王心亮 刘丹丹[1] 杨帆[1,2] 范思晨[1,2] 白杨 郝强 阮军 张首刚 ZHANG Hui;WANG Xin-liang;LIU Dan-dan;YANG Fan;FAN Si-chen;BAI Yang;HAO Qiang;RUAN Jun;ZHANG Shou-gang(National Time Service Center,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710600,China;University of Chinese Academy of Sciences Beijing100049,China)

机构地区:[1]中国科学院国家授时中心,西安710600 [2]中国科学院大学,北京100049

出  处:《时间频率学报》2022年第2期115-123,共9页Journal of Time and Frequency

基  金:中国科学院“西部之光”人才培养计划“西部青年学者”资助项目(XAB2018A06,XAB2019A07,XAB2018B16);中国科学院重大科技基础设施维修改造资助项目(DSS-WXGZ-2020-0005);中国科学院科研仪器设备研制资助项目(YJKYYQ20200020);国家自然科学基金资助项目(12173004)。

摘  要:利用冷原子喷泉实现的原子钟、重力仪和陀螺仪性能高,应用广。激光准直系统直接影响原子喷泉的温度和回落比,是上述装置的关键部件。根据铯原子喷泉钟对于(1,1,1)结构原子喷泉冷却激光的要求,设计并研制了冷却激光准直系统-冷却激光准直镜筒,实现了出射光准直性(出射光发散角)<0.5 mrad,垂直性(出射光波矢方向与镜筒出射端水平面的垂直度)<0.3′,均匀性(出射光光斑中心与镜筒机械中心的偏离值)<1.5 mm的光束特性,获得了1.67μK左右的原子团样品温度,回落比>5%,满足了铯原子喷泉钟原子喷泉的要求。该激光准直镜筒可应用到高精度原子重力仪、冷原子干涉陀螺仪等装置。The fountain clock,gravimeter and gyroscope realized by cold atomic fountain have high performance and broad applications.Owing to directly affecting the temperature and fall-back ratio of the atomic fountain,the laser collimation system is a key component of the above mentioned device.According to the requirements of cesium atomic fountain clock for the cooling laser beam,a cooling laser beam collimation system-a beam collimation expander is designed and developed.It achieves the beam comllimation(the divergence of output laser beam)<0.5 mrad,and the beam verticality(the verticality between the direction of the wave vector of output laser beam and the horizontal plane of output end of expander)<0.3',and the beam uniformity(the distance of deviation between the output laser beam center and the expander mechanical center)<1.5 mm.Using the above e xpanders,we obtain atomic samples with a temperature about 1.67μk and a fal-back ratio>5%,which meet with the requirement of the cesium a tomic fountain,The expander can also be applied to high precision atomic gravime ters and cold atomic interferometer gyroscope.

关 键 词:原子喷泉 冷却激光准直镜筒 光束特性 

分 类 号:TH714[机械工程—测试计量技术及仪器]

 

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