星載汞離子微波鐘射頻無極燈折射透鏡仿真設計
摘要：汞離子微波鐘以其預期可見的優良性能和高可靠性,成為下一代星載時鐘的研究熱點。星載汞離子微波鐘利用射頻離子無極燈發出的194nm深紫外光進行量子態制備和態檢測,但受汞離子微波鐘四極阱的結構限制,需在光束入射四極阱前,將入射光面由圓形整變為矩形。針對此問題,文章利用ZEMAX軟件設計折射透鏡組,將波長194nm、直徑4mm的圓光斑整形為2mm×20mm的矩形光斑。與其他原子鐘和離子鐘光束整形系統不同的是,在完成光斑尺寸變形的基礎上,考慮到汞離子微波鐘的泵浦效率,要求整形光斑光強盡量呈均勻分布。因此,額外利用光場分布法設計透鏡組,將光強重新分布,得到均勻分布的矩形光斑。仿真結果顯示,矩形光斑分布均勻,光強均勻度達73.52%,外形尺寸滿足設計要求。分析表明,波長偏移對光強均勻度有一定影響,光學系統的裝配精度對光學系統的波前差有較大影響。
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