连续式CPT态制备与差分探测的方法及系统与流程

技术特征：
1.一种连续式cpt态制备与差分探测的方法，其特征在于，将相干双色光转变为连续的圆偏振光和线偏振光，将圆偏振光作为制备光，与量子共振系统中的
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rb原子发生相互作用，完成第一阶段的cpt态制备；将线偏振光作为探测光，分解为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光左旋圆偏振光和右旋圆偏振光同时与量子共振系统中的
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rb原子相互作用，与制备光制备的cpt态分别产生相干相长和相干相消的量子干涉效应，得到相干相长和相干相消的cpt信号，两者相减获得差分cpt信号。2.一种实现权利要求1所述方法的连续式cpt态制备与差分探测的系统，包括直流电源、微波信号源、微波耦合器bias
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tee、激光器、偏振片、四分之一波片、消偏振分束棱镜、原子气室、反射镜、二分之一波片、偏振分束棱镜、探测器和减法器，其特征在于，所述的微波信号源生成的微波信号和直流电源提供的电流通过微波耦合器bias
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tee耦合后驱动dbr激光器产生波长为795nm的线偏振相干双色光，相干双色光经过第一偏振片转变为线偏振光，线偏振光通过四分之一波片转变为右旋圆偏振的制备光，并由消偏振分束棱镜透射进入原子气室，与
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rb原子相互作用完成cpt态制备；与
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rb原子相互作用后的制备光通过第二偏振片转变为线偏振的探测光，经反射镜反射回来再次进入原子气室，与
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rb原子相互作用后透射至消偏振分束棱镜，经由消偏振分束棱镜，探测光的透射光与制备光空间分离；探测光的透射光经过二分之一波片和偏振分束棱镜，其正交偏振分量得到空间分离，得到两束相干光，两束相干光分别通过第一探测器和第二探测器获得相干相长和相干相消的cpt信号，利用减法器将两者相减得到差分cpt信号。3.根据权利要求2所述的连续式cpt态制备与差分探测的系统，其特征在于，所述的四分之一波片的快轴与第一偏振片的偏振方向成
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45
°
夹角。4.一种实现权利要求1所述方法的连续式cpt态制备与差分探测的系统，包括直流电源、微波信号源、微波耦合器bias
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tee、激光器、偏振片、消偏振分束棱镜、反射镜、二分之一波片、偏振分束棱镜、探测器和减法器，其特征在于，所述的微波信号源生成的微波信号和直流电源提供的电流通过微波耦合器bias
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tee耦合后驱动dbr激光器产生波长为795nm的线偏振相干双色光，相干双色光经过偏振片转变为线偏振光，线偏振光入射原子气室，与
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rb原子相互作用，透射的线偏振光经过消偏振分束棱镜空间分离为两束光，一部分透射后通过八分之一波片，被反射镜反射回来，转变为右旋圆偏振光再次进入原子气室与
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rb相互作用；另一部分反射光经过二分之一波片和偏振分束棱镜，其正交偏振分量得到空间分离，得到两束相干光，两束相干光分别通过第一探测器和第二探测器获得相干相长和相干相消的cpt信号，利用减法器将两者相减得到差分cpt信号。5.根据权利要求4所述的连续式cpt态制备与差分探测的系统，其特征在于，所述的八分之一波片的快轴和线偏振光偏振方向成
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45
°
夹角。6.一种实现权利要求1所述方法的连续式cpt态制备与差分探测的系统，包括直流电源、微波信号源、微波耦合器bias
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tee、激光器、偏振片、四分之一波片、消偏振分束棱镜、原子气室、反射镜、二分之一波片、偏振分束棱镜、探测器和减法器，其特征在于，所述的微波信号源生成的微波信号和直流电源提供的电流通过微波耦合器bias
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tee耦合后驱动dbr激光器产生波长为795nm的线偏振相干双色光，相干双色光经过偏振片转变为线偏振光，线偏振光经过第一四分之一波片转变为右旋圆偏振光，右旋圆偏振光经过消偏振分束棱镜透射
进入原子气室，与
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rb原子相互作用，出射的右旋圆偏振光经过第二四分之一波片再次转变为线偏振光，线偏振光经过第二偏振分束棱镜分为透射的探测光和反射光；反射光依次经过第一反射镜、第二二分之一波片、第二偏振片、第二反射镜、和消偏振分束棱镜后反射进入原子气室与
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rb原子再次相互作用，其中，消偏振分束棱镜、第二偏振分束棱镜、第一反射镜和第二反射镜共同构成了两次同向传播的反射回路系统，由第二偏振分束棱镜透射的线偏振光作为探测光经过二分之一波片和偏振分束棱镜，其正交偏振分量得到空间分离，得到两束相干光，两束相干光分别通过第一探测器和第二探测器获得相干相长和相干相消的cpt信号，利用减法器将两者相减得到差分cpt信号。7.根据权利要求6所述的连续式cpt态制备与差分探测的系统，其特征在于，所述的第一四分之一波片的快轴与偏振片的偏振方向成
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45
°
夹角，第二四分之一波片的快轴和第一四分之一波片的快轴相互正交。8.一种实现权利要求1所述方法的连续式cpt态制备与差分探测的系统，包括直流电源、微波信号源、微波耦合器bias
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tee、激光器、偏振片、四分之一波片、消偏振分束棱镜、原子气室、反射镜、二分之一波片、偏振分束棱镜、探测器和减法器，其特征在于，所述的微波信号源生成的微波信号和直流电源提供的电流通过微波耦合器bias
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tee耦合后驱动dbr激光器产生波长为795nm的线偏振相干双色光，相干双色光经过偏振片转变为线偏振光，线偏振光经过第二二分之一波片和第二偏振分束棱镜后分为两束线偏振光，其中透射的线偏振光直接进入原子气室与
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rb原子相互作用；另一束反射的线偏振光依次经过第一反射镜、第二反射镜、第一四分之一波片后转变为右旋圆偏振光，经过消偏振分束棱镜反射后再次进入原子气室与
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rb原子相互作用，其中，第二偏振分束棱镜、第一反射镜、第二反射镜和消偏振分束棱镜共同构成了反向传播的反射回路系统，正向传播的线偏振光由消偏振分束棱镜透射后作为探测光经过二分之一波片和偏振分束棱镜，其正交偏振分量得到空间分离，得到两束相干光，两束相干光分别通过第一探测器和第二探测器获得相干相长和相干相消的cpt信号，利用减法器将两者相减得到差分cpt信号。9.根据权利要求8所述的连续式cpt态制备与差分探测的系统，其特征在于，所述的第一四分之一波片的快轴与线偏振光成
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45
°
夹角。10.根据权利要求2或4或6或8所述的连续式cpt态制备与差分探测的系统，其特征在于，所述的微波信号是
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rb原子基态两超精细能级间频差的整数倍，或者是ω
hfs
/n，n为大于等于2的整数。

技术总结
本发明提供了一种连续式CPT态制备与差分探测的方法及系统，将相干双色光转变为连续的圆偏振光和线偏振光，将圆偏振光作为制备光，与量子共振系统中的


技术研发人员：张首刚 李青林 云恩学 郝强 刘国宾 高玉平
受保护的技术使用者：中国科学院国家授时中心
技术研发日：2021.06.18
技术公布日：2021/9/16