一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统

本发明属于超稳光学参考腔领域，具体涉及一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统。

背景技术：

1、由于超稳激光具有极低的频率噪声、较窄的线宽及超高的频率稳定度，使其在光学原子钟、引力波探测、精密测量等领域具有重要的作用。为了更好地适应不同实验环境地需要，我们迫切需要研发可搬运的超稳激光器。

2、可搬运超稳激光的关键在于光学参考腔的可搬运性。pdh激光稳频技术是目前最常用、最有效的获得超稳激光的方法。在pdh激光稳频技术中，超稳激光的频率稳定度主要取决于光学参考腔腔长的稳定性。环境中不可避免地振动会导致参考腔长度变化、光耦合位置变化，这些都会影响超稳激光的性能。

3、为了解决光学参考腔难以搬运的问题，本发明提供一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔。本发明设计了紧凑的结构，将光学耦合结构与光学参考腔集成起来，方便使用和搬运，并且能够避免搬运过程中耦合位置偏移导致的超稳激光性能的变化；同时设计了有缓冲减震结构的屏蔽层，避免外界环境振动对超稳激光的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，而提出的一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，包括参考腔单元，参考腔单元设置在屏蔽层内，参考腔单元包含腔支撑，腔支撑中竖直开设腔贯穿柱形孔，腔贯穿柱形孔两端分别设置有第一腔镜和第二腔镜，腔支撑侧部开设有与腔贯穿柱形孔连通的抽真空孔道，腔支撑中部设置有脊环，耦合支架底部的耦合支架弧面固定台的侧部弧面固定在脊环的外环侧壁上，耦合支架顶部的耦合支架弧面固定台的侧部弧面固定在光耦合组件的耦合面板的侧壁上，腔固定支架顶部的腔固定支架弧面固定台固定在脊环的外环侧壁上，腔固定支架底部的竖直固定台固定在屏蔽层的屏蔽层下盖板上。

4、如上所述屏蔽层包括屏蔽层上盖板、屏蔽层下盖板、屏蔽罩、以及板式弹性支架，板式弹性支架包括支架侧板，支架侧板顶部设置有水平固定座，支架侧板底部设置有竖直支撑座，支架侧板中部与内侧支板顶部连接，内侧支板底部设置有水平支撑座，屏蔽层上盖板侧壁上设置了盖板上切面，水平固定座固定在上盖板切面上，水平支撑座侧边设有凹槽，缓冲垫置于水平支撑座上的凹槽中，缓冲垫凸出凹槽槽口与屏蔽层下盖板切面接触，竖直支撑座固定在外界操作台。

5、如上所述光耦合组件包括耦合面板、反射镜、腔耦合座、以及光纤型准直器，耦合面板中开设有面板贯穿柱形孔，腔耦合座设置在耦合面板上，腔耦合座上开设有纵向贯通孔和横向孔，纵向贯通孔纵向贯通腔耦合座，纵向贯通孔顶端设置有反射镜，横向孔一端与纵向贯通孔连通且延伸方向经过反射镜，另一端固定有光纤型准直器，反射镜与水平面呈设定角度，纵向贯通孔、面板贯穿柱形孔与腔贯穿柱形孔位于同一中心线。

6、如上所述板式弹性支架板为多个且以腔支撑的纵向中心轴中心旋转对称分布。

7、如上所述腔固定支架为多个且以腔支撑的纵向中心轴中心旋转对称分布，耦合支架为多个且以腔支撑的纵向中心轴中心旋转对称分布。

8、如上所述腔固定支架和耦合支架的个数相同，腔固定支架和耦合支架等方位角间隔分布。

9、如上所述腔固定支架包括腔支撑板，腔支撑板顶端内侧和底端内侧分别设置腔固定支架弧面固定台和竖直固定台，腔固定支架弧面固定台包括固定凸起块、转接块和弧形固定块，固定凸起块与腔支撑板连接，固定凸起块内侧面通过转接块与弧形固定块的外侧面连接，弧形固定块内侧面为与脊环外形适配的弧面。

10、如上所述耦合支架包括耦合板，耦合板顶端内侧和底端内侧均设置有耦合支架弧面固定台，耦合支架弧面固定台外侧面与耦合板平齐，耦合支架弧面固定台内侧面为与脊环外形适配的弧面。

11、如上所述腔支撑包括两个对称设置且锥底面连接的锥体，锥底面连接处设置有脊环。

12、如上所述缓冲垫材质为聚酰亚胺或聚四氟乙烯。

13、本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

14、本发明将光耦合组件与参考腔单元集成起来，方便使用和搬运；设计的腔固定支架和耦合支架均具有缓冲减震的功能，能够减弱外界环境振动对参考腔单元的影响；同时在参考腔单元还设计了有缓冲减震的屏蔽层，更进一步减弱外界环境对超稳激光的影响。三重防护，使得外界环境振动对参考腔单元的影响最小。

技术特征：

1.一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，包括参考腔单元（2），其特征在于，参考腔单元（2）设置在屏蔽层（1）内，参考腔单元（2）包含腔支撑（21），腔支撑（21）中竖直开设腔贯穿柱形孔，腔贯穿柱形孔两端分别设置有第一腔镜（221）和第二腔镜（222），腔支撑（21）侧部开设有与腔贯穿柱形孔连通的抽真空孔道，腔支撑（21）中部设置有脊环（26），耦合支架（24）底部的耦合支架弧面固定台（241）的侧部弧面固定在脊环（26）的外环侧壁上，耦合支架（24）顶部的耦合支架弧面固定台（241）的侧部弧面固定在光耦合组件（25）的耦合面板（251）的侧壁上，腔固定支架（23）顶部的腔固定支架弧面固定台（231）固定在脊环（26）的外环侧壁上，腔固定支架（23）底部的竖直固定台（232）固定在屏蔽层（1）的屏蔽层下盖板（112）上。

2.根据权利要求1所述一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，其特征在于，所述屏蔽层（1）包括屏蔽层上盖板（111）、屏蔽层下盖板（112）、屏蔽罩（12）、以及板式弹性支架（13），板式弹性支架（13）包括支架侧板（136），支架侧板（136）顶部设置有水平固定座（133），支架侧板（136）底部设置有竖直支撑座（134），支架侧板（136）中部与内侧支板（137）顶部连接，内侧支板（137）底部设置有水平支撑座（135），屏蔽层上盖板（111）侧壁上设置了盖板上切面（14），水平固定座（133）固定在上盖板切面（14）上，水平支撑座（135）侧边设有凹槽，缓冲垫（131）置于水平支撑座（135）上的凹槽中，缓冲垫（131）凸出凹槽槽口与屏蔽层下盖板切面（15）接触，竖直支撑座（134）固定在外界操作台。

3.根据权利要求1所述一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，其特征在于，所述光耦合组件（25）包括耦合面板（251）、反射镜（252）、腔耦合座（253）、以及光纤型准直器（254），耦合面板（251）中开设有面板贯穿柱形孔，腔耦合座（253）设置在耦合面板（251）上，腔耦合座（253）上开设有纵向贯通孔和横向孔，纵向贯通孔纵向贯通腔耦合座（253），纵向贯通孔顶端设置有反射镜（252），横向孔一端与纵向贯通孔连通且延伸方向经过反射镜（252），另一端固定有光纤型准直器（254），反射镜（252）与水平面呈设定角度，纵向贯通孔、面板贯穿柱形孔与腔贯穿柱形孔位于同一中心线。

4.根据权利要求2所述一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，其特征在于，所述板式弹性支架（13）板为多个且以腔支撑（21）的纵向中心轴中心旋转对称分布。

5.根据权利要求1所述一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，其特征在于，所述腔固定支架（23）为多个且以腔支撑（21）的纵向中心轴中心旋转对称分布，耦合支架（24）为多个且以腔支撑（21）的纵向中心轴中心旋转对称分布。

6.根据权利要求5所述一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，其特征在于，所述腔固定支架（23）和耦合支架（24）的个数相同，腔固定支架（23）和耦合支架（24）等方位角间隔分布。

7.根据权利要求1所述一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，其特征在于，所述腔固定支架（23）包括腔支撑板（233），腔支撑板（233）顶端内侧和底端内侧分别设置腔固定支架弧面固定台（231）和竖直固定台（232），腔固定支架弧面固定台（231）包括固定凸起块（2311）、转接块（2312）和弧形固定块（2313），固定凸起块（2311）与腔支撑板（233）连接，固定凸起块（2311）内侧面通过转接块（2312）与弧形固定块（2313）的外侧面连接，弧形固定块（2313）内侧面为与脊环（26）外形适配的弧面。

8.根据权利要求1所述一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，其特征在于，所述耦合支架（24）包括耦合板（242），耦合板（242）顶端内侧和底端内侧均设置有耦合支架弧面固定台（241），耦合支架弧面固定台（241）外侧面与耦合板（242）平齐，耦合支架弧面固定台（241）内侧面为与脊环（26）外形适配的弧面。

9.根据权利要求1所述一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，其特征在于，所述腔支撑（21）包括两个对称设置且锥底面连接的锥体，锥底面连接处设置有脊环（26）。

10.根据权利要求1所述一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，其特征在于，所述缓冲垫（131）材质为聚酰亚胺或聚四氟乙烯。

技术总结
本发明公开了一种具有抗振结构的可搬运光学参考腔系统，参考腔单元设置在屏蔽层内，参考腔单元包含腔支撑，腔支撑中竖直开设腔贯穿柱形孔，腔贯穿柱形孔两端分别设置有第一腔镜和第二腔镜，腔支撑侧部开设有抽真空孔道，腔支撑中部设置有脊环，耦合支架底部和顶部分别与脊环的外环侧壁和光耦合组件连接，腔固定支架顶部和底部分别与脊环的外环侧壁和屏蔽层的屏蔽层下盖板连接。屏蔽层包括屏蔽层上盖板、屏蔽层下盖板、屏蔽罩、以及板式弹性支架。本发明腔固定支架和耦合支架均具有缓冲减震的功能，能够减弱外界环境振动对参考腔单元的影响；同时在参考腔单元还设计了有缓冲减震的屏蔽层，更进一步减弱外界环境对超稳激光的影响。

技术研发人员：彭建康,茹媛,李刘锋,陈李生,李振千
受保护的技术使用者：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/26