一种量子功率探测模块
阅读说明：本技术 一种量子功率探测模块 (Quantum power detection module ) 是由 陈星� 何巍 薛潇博 赵环 王暖让 张璐 于 2020-12-09 设计创作，主要内容包括：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。(The invention discloses a quantum power detection module, comprising: the device comprises an alkali atom gas chamber, wherein an external sleeve is arranged outside the alkali atom gas chamber, the alkali atom gas chamber contains alkali metal atoms and a certain amount of buffer gas, and a cold end is arranged on the alkali atom gas chamber and is used for controlling the temperature of the whole alkali atom gas chamber; the outer sleeve is of a hollow structure, the hollow size is set according to the shape of the alkali atom air chamber, the alkali atom air chamber is embedded into the hollow sleeve, and the outer sleeve is provided with a connecting part for leading out a connecting line for temperature control of the cold end. The invention has the advantages that: simple structure has alkali atom air chamber the outside external sleeve that sets up of alkali atom air chamber, external sleeve be used for with the embedding of alkali atom air chamber inside the cavity sleeve, be applicable to microwave power's detection, improved the coupling efficiency of atom and external field.)
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。