CN112763794B - 一种量子功率探测模块 - Google Patents

一种量子功率探测模块 Download PDF

Info

Publication number
CN112763794B
CN112763794B CN202011449338.7A CN202011449338A CN112763794B CN 112763794 B CN112763794 B CN 112763794B CN 202011449338 A CN202011449338 A CN 202011449338A CN 112763794 B CN112763794 B CN 112763794B
Authority
CN
China
Prior art keywords
air chamber
alkali atom
atom air
outer sleeve
alkali
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011449338.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112763794A (zh
Inventor
陈星�
何巍
薛潇博
赵环
王暖让
张璐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Original Assignee
Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement filed Critical Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Priority to CN202011449338.7A priority Critical patent/CN112763794B/zh
Publication of CN112763794A publication Critical patent/CN112763794A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112763794B publication Critical patent/CN112763794B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

本发明公开一种量子功率探测模块，包括：碱原子气室，在所述碱原子气室外部设置外部套筒，其中，所述碱原子气室内部含有碱金属原子及一定量的缓冲气体，在所述碱原子气室上设置冷端，用于对整个碱原子气室进行控温；所述外部套筒采用中空的结构，根据所述碱原子气室的型状设置中空的尺寸，用于将所述碱原子气室嵌入所述中空套筒内部，所述外部套筒设置连接部件，用于将所述冷端用于温控的连线引出。本发明的优点是：结构简单，具有碱原子气室，在所述碱原子气室外部设置外部套筒，所述外部套筒用于将所述碱原子气室嵌入所述中空套筒内部，适用于微波功率的探测，提高了原子与外场的耦合效率。

Description

一种量子功率探测模块
技术领域
本发明属于基于原子操控的量子探测技术领域，特别是一种量子功率探测模块。
背景技术
随着量子技术发展，国际标准单位的量子化进程加快，2018年第26届国际计量大会是通过了新的量子化基准，千克、安培、开尔文和摩尔被重新定义到基本常数上，除坎德拉以外的基本单位都实现了量子化定义。基于原子、离子或分子操控技术，光学原子频率标准已达到了10-19量级，是迄今为止所有基本单位中精度最高的。很多其他单位也通过量子技术直接或间接的溯源于频率，达到高精度、高稳定度的指标。
基于里德堡原子的量子功率探测技术将微波功率的测量溯源于频率，能够实现宽频段、高精度、高灵敏度的微波功率测量，且体积小、受外界干扰小，应用前景广泛。碱原子蒸汽室是微波场与原子相互作用的媒介，也是实现微波功率测量的核心，决定了微波功率探测的性能。碱原子蒸汽室要连接探测激光器、泵浦激光器、馈入微波以及输出光信号进行探测，因此碱原子蒸汽室的设计至关重要，与激光、微波的耦合效率也决定了微波功率的探测精度。现有技术的原子与外场的耦合效率比较低，使得碱原子蒸汽室的应用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种量子功率探测模块，解决碱原子气室与外场的高效耦合及信号输出的问题。
有鉴于此，本发明提供一种量子功率探测模块，其特征在于，包括：碱原子气室，在所述碱原子气室外部设置外部套筒，其中，
所述碱原子气室内部含有碱金属原子及一定量的缓冲气体，在所述碱原子气室上设置冷端，用于对整个碱原子气室进行控温；
所述外部套筒采用中空的结构，根据所述碱原子气室的型状设置中空的尺寸，用于将所述碱原子气室嵌入所述中空套筒内部，所述外部套筒设置连接部件，用于将所述冷端用于温控的连线引出。
进一步地，所述外部套筒设置为多面盒体结构。
进一步地，所述外部套筒具有至少一个上面板，在所述上面板之上设置用于进行微波投射第一区域。
进一步地，所述第一区域进行镀膜。
进一步地，所述外部套筒具有至少一个左面板，在所述左面板之上设置用于探测光入射的第二区域。
进一步地，所述外部套筒具有至少一个右面板，在所述右面板之上设置用于耦合光入射的第三区域。
进一步地，所述外部套筒采用聚四氟乙烯的材质。
进一步地，所述第二区域设置用于将探测光光纤固定的第一透光口。
进一步地，所述第一区域设置用于将传输微波场的波导固定的第一透光口。
进一步地，所述第三区域设置用于将耦合光光纤固定的第三透光口。
本发明实现了以下显著的有益效果：
结构简单，包括：碱原子气室，在所述碱原子气室外部设置外部套筒，其中，所述碱原子气室内部含有碱金属原子及一定量的缓冲气体，在所述碱原子气室上设置冷端，用于对整个碱原子气室进行控温；所述外部套筒采用中空的结构，根据所述碱原子气室的型状设置中空的尺寸，用于将所述碱原子气室嵌入所述中空套筒内部，所述外部套筒设置连接部件，用于将所述冷端用于温控的连线引出。适用于微波功率的探测，提高了原子与外场的耦合效率。
附图说明
图1为本发明的量子功率探测模块的结构示意图；
图2为本发明的外部套筒的结构示意图；
图3为图2所示外部套筒的上表面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
虽然该发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元模块件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。
实施例1
请参照图1至图3，本发明提供一种量子功率探测模块，包括：碱原子气室，在所述碱原子气室外部设置外部套筒，其中，
所述碱原子气室内部含有碱金属原子及一定量的缓冲气体，在所述碱原子气室上设置冷端，用于对整个碱原子气室进行控温；
所述外部套筒采用中空的结构，根据所述碱原子气室的型状设置中空的尺寸，用于将所述碱原子气室嵌入所述中空套筒内部，所述外部套筒设置连接部件，用于将所述冷端用于温控的连线引出。
在一个实施例中，所述外部套筒设置为多面盒体结构。
在一个实施例中，所述外部套筒具有至少一个上面板，在所述上面板之上设置用于进行微波投射第一区域。
在一个实施例中，所述第一区域进行镀膜。
在一个实施例中，所述外部套筒具有至少一个左面板，在所述左面板之上设置用于探测光入射的第二区域。
在一个实施例中，所述外部套筒具有至少一个右面板，在所述右面板之上设置用于耦合光入射的第三区域。
在一个实施例中，所述外部套筒采用聚四氟乙烯的材质。
在一个实施例中，所述第二区域设置用于将探测光光纤固定的第一透光口。
在一个实施例中，所述第一区域设置用于将传输微波场的波导固定的第一透光口。
在一个实施例中，所述第三区域设置用于将耦合光光纤固定的第三透光口。
作为具体的实施例，本发明由原子气室2、外部套筒1组成，其中，原子气室的上表面4镀膜，以增强微波透射，减弱微波在气室内产生的振荡，提高耦合效率，同时原子气室具有冷端3，为了达到稳定的外场与原子相互作用，采用冷端控温的方式对整个原子气室进行控温，保持原子气室温度的恒定。原子气室2内部含有碱金属原子及一定量的缓冲气体。所述外部套筒1采用聚四氟乙烯的材质，能够隔绝外部的热量，使得原子气室温度恒定，如图2所示。所述外部套筒1采用中空的结构，依据原子气室设计中空的尺寸，将原子气室嵌入套筒内部，同时用于原子气室冷端温控的连线可通过套筒的透光口5连接温度控制电路。
实施例2
本实施例提供一种量子功率探测模块，包括：碱原子气室，在所述碱原子气室外部设置外部套筒，其中，
所述碱原子气室内部含有碱金属原子及一定量的缓冲气体，在所述碱原子气室上设置冷端，用于对整个碱原子气室进行控温；
所述外部套筒采用中空的结构，根据所述碱原子气室的型状设置中空的尺寸，用于将所述碱原子气室嵌入所述中空套筒内部，所述外部套筒设置连接部件，用于将所述冷端用于温控的连线引出。
在一个实施例中，所述外部套筒设置为四面盒体结构。
在一个实施例中，所述外部套筒具有一个上面板，在所述上面板之上设置用于进行微波投射第一区域。
在一个实施例中，所述第一区域进行镀膜。
在一个实施例中，所述外部套筒具有一个左面板，在所述左面板之上设置用于探测光入射的第二区域。
在一个实施例中，所述外部套筒具有一个右面板，在所述右面板之上设置用于耦合光入射的第三区域。
在一个实施例中，所述外部套筒采用聚四氟乙烯的材质。
在一个实施例中，所述第二区域设置用于将探测光光纤固定的第一透光口。
在一个实施例中，所述第一区域设置用于将传输微波场的波导固定的第一透光口。
在一个实施例中，所述第三区域设置用于将耦合光光纤固定的第三透光口。
作为具体的实施例，本实施例由原子气室2、外部套筒1组成，其中，原子气室的上表面4镀膜，以增强微波透射，减弱微波在气室内产生的振荡，提高耦合效率，同时原子气室具有冷端3，为了达到稳定的外场与原子相互作用，采用冷端控温的方式对整个原子气室进行控温，保持原子气室温度的恒定。原子气室2内部含有碱金属原子及一定量的缓冲气体。所述外部套筒1采用聚四氟乙烯的材质，能够隔绝外部的热量，使得原子气室温度恒定，如图2所示。所述外部套筒1采用中空的结构，依据原子气室设计中空的尺寸，将原子气室嵌入套筒内部，同时用于原子气室冷端温控的连线可通过套筒的透光口5连接温度控制电路。所述外部套筒在每个面板都具有透光口，如透光口5、6。外部套筒的上表面如图3所示，透光口6用以透光，而7为螺帽，在透光口附近共有四个螺帽，能够将传输微波场的波导固定在外部套筒上。同时，类似的，左侧和右侧具有同样的结构，能够将探测光和耦合光光纤固定在外部套筒上，产生稳定的探测光、耦合光及微波与原子相互作用，同时也减少了外部干扰。
本发明实现了以下显著的有益效果：
结构简单，包括：碱原子气室，在所述碱原子气室外部设置外部套筒，其中，所述碱原子气室内部含有碱金属原子及一定量的缓冲气体，在所述碱原子气室上设置冷端，用于对整个碱原子气室进行控温；所述外部套筒采用中空的结构，根据所述碱原子气室的型状设置中空的尺寸，用于将所述碱原子气室嵌入所述中空套筒内部，所述外部套筒设置连接部件，用于将所述冷端用于温控的连线引出。适用于微波功率的探测，提高了原子与外场的耦合效率。
根据本发明技术方案和构思，还可以有其他任何合适的改动。对于本领域普通技术人员来说，所有这些替换、调整和改进都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种量子功率探测模块，其特征在于，包括：碱原子气室，在所述碱原子气室外部设置外部套筒，其中，
所述碱原子气室内部含有碱金属原子及一定量的缓冲气体，在所述碱原子气室上设置冷端，用于对整个碱原子气室进行控温；
所述外部套筒采用中空的结构，根据所述碱原子气室的形状设置中空的尺寸，用于将所述碱原子气室嵌入所述外部套筒内部，所述外部套筒设置连接部件，用于将所述冷端用于温控的连线引出；
所述外部套筒设置为多面盒体结构；
所述外部套筒具有至少一个上面板，在所述上面板之上设置用于进行微波投射的第一区域，所述外部套筒具有至少一个左面板，在所述左面板之上设置用于探测光入射的第二区域，所述外部套筒具有至少一个右面板，在所述右面板之上设置用于耦合光入射的第三区域，且所述外部套筒采用聚四氟乙烯的材质；
所述碱原子气室的上表面镀膜。
2.根据权利要求1所述的量子功率探测模块，其特征在于：所述第二区域设置用于将探测光光纤固定的第二透光口。
3.根据权利要求2所述的量子功率探测模块，其特征在于：所述第一区域设置用于将传输微波场的波导固定的第一透光口。
4.根据权利要求1所述的量子功率探测模块，其特征在于：所述第三区域设置用于将耦合光光纤固定的第三透光口。
CN202011449338.7A 2020-12-09 2020-12-09 一种量子功率探测模块 Active CN112763794B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011449338.7A CN112763794B (zh) 2020-12-09 2020-12-09 一种量子功率探测模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011449338.7A CN112763794B (zh) 2020-12-09 2020-12-09 一种量子功率探测模块

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112763794A CN112763794A (zh) 2021-05-07
CN112763794B true CN112763794B (zh) 2023-08-15

Family

ID=75693626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011449338.7A Active CN112763794B (zh) 2020-12-09 2020-12-09 一种量子功率探测模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112763794B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106470035A (zh) * 2015-08-17 2017-03-01 精工爱普生株式会社 量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体
CN106877865A (zh) * 2017-01-10 2017-06-20 清华大学 碱金属气室原子钟系统
CN108152602A (zh) * 2016-12-15 2018-06-12 中国计量科学研究院 一种基于量子相干效应的天线增益测量装置
CN109163815A (zh) * 2018-09-28 2019-01-08 华南师范大学 一种毫米波检测方法及装置
KR20190092046A (ko) * 2018-01-30 2019-08-07 연세대학교 산학협력단 산화아연 양자점 기반 가스 감지 센서, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가스 감지 시스템
CN110261670A (zh) * 2019-07-15 2019-09-20 中国计量科学研究院 一种基于里德堡原子量子相干效应的微波功率测量装置及方法
CN110261671A (zh) * 2019-07-15 2019-09-20 中国计量科学研究院 一种微波功率量子测量方法和真空腔体测量装置
CN110286577A (zh) * 2019-07-16 2019-09-27 温州激光与光电子协同创新中心 基于四能级主动光钟的超精细能级间隔测量装置及方法
CN110727061A (zh) * 2019-10-25 2020-01-24 北京航空航天大学 一种无胶化光纤碱金属气室

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106470035A (zh) * 2015-08-17 2017-03-01 精工爱普生株式会社 量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体
CN108152602A (zh) * 2016-12-15 2018-06-12 中国计量科学研究院 一种基于量子相干效应的天线增益测量装置
CN106877865A (zh) * 2017-01-10 2017-06-20 清华大学 碱金属气室原子钟系统
KR20190092046A (ko) * 2018-01-30 2019-08-07 연세대학교 산학협력단 산화아연 양자점 기반 가스 감지 센서, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가스 감지 시스템
CN109163815A (zh) * 2018-09-28 2019-01-08 华南师范大学 一种毫米波检测方法及装置
CN110261670A (zh) * 2019-07-15 2019-09-20 中国计量科学研究院 一种基于里德堡原子量子相干效应的微波功率测量装置及方法
CN110261671A (zh) * 2019-07-15 2019-09-20 中国计量科学研究院 一种微波功率量子测量方法和真空腔体测量装置
CN110286577A (zh) * 2019-07-16 2019-09-27 温州激光与光电子协同创新中心 基于四能级主动光钟的超精细能级间隔测量装置及方法
CN110727061A (zh) * 2019-10-25 2020-01-24 北京航空航天大学 一种无胶化光纤碱金属气室

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
室温原子气室中基于电磁诱导透明和吸收效应的微波电场测量;刘笑宏等;《华南师范大学学报(自然科学版)》;20200625;第52卷(第03期);第10-16页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112763794A (zh) 2021-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6437885B1 (en) Semiconductor sensor for optically measuring polarization rotation of optical wavefronts using rare earth iron garnets
JP2004503816A (ja) マイクロささやき回廊モード共振器における直接電気光変換及び光変調
CN111174896B (zh) 光纤声波传感器、制造方法和光纤声波传感系统
CN107256993B (zh) 一种THz波导型VO2温控开关
CN110308520A (zh) 一种磁环外装并具有芯片定位角的光组件及其压块结构
CA2193357A1 (en) Apparatus coupling power source to fiber optic
CN112763794B (zh) 一种量子功率探测模块
CN108667454A (zh) 一种高均匀度低温度系数腔泡系统
CN109950791A (zh) 基于微环谐振腔的负反馈窄线宽半导体激光器
CN112034401A (zh) 基于保偏空芯光纤的serf原子磁强计激光光路系统
CN107919515A (zh) 一种仅存TE0n模式的强场模式滤波器
CN113608299B (zh) 一种全光纤起偏器及制备方法
CN114578678B (zh) 一种基于积分球漫反射原理的铷原子光钟及其实现方法
CN116068465A (zh) 一种基于微小型serf原子磁强计的极弱磁测量装置
CN1095548C (zh) 一种主动式铷原子共振滤光器
CN108767392A (zh) 一种标准波导及微波等离子体装置
CN110808317B (zh) 基于法拉第电磁感应定律的传光方向可调的全光二极管
CN209642043U (zh) 基于微环谐振腔的负反馈窄线宽半导体激光器
Hongo et al. Excitation dependent losses and temperature increase in various hollow waveguides at 10.6 μm
CN108107516A (zh) 蝶形激光器
CN211829527U (zh) 低相位噪声下的频率可调谐微波信号生成装置
CN113567818A (zh) 一种基于悬臂支撑结构的法珀式局部放电传感装置及方法
CN105517306B (zh) 一种基于等离子体的温室培养灯系统
JP2643808B2 (ja) ルビジウム原子発振器
CN117309768B (zh) 面向超带宽太赫兹检测的微型原子气室的制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant