[發明專利]一種減小銣原子頻標光頻移的方法

無效

• 申請號: 201310039050.6
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103152039A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 雷海東
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明屬于被動型銣原子頻標領域，尤其涉及一種減小銣原子頻標光頻移的方法。

背景技術

原子頻標是提供標準頻率和時間的設備。銣原子頻標因其具有體積小、低功耗和較好的抗惡劣環境的能力，而成為應用最廣泛的一種原子頻標。銣原子頻標主要包括壓控晶體振蕩器、物理系統和電子線路。物理系統包括光源、共振躍遷模塊、光電池。電子線路包括中央處理器、倍混頻模塊和綜合模塊。

在原子檢測應用領域，為提高信噪比，銣原子頻標采用了光抽運的方法。但由于抽運光并不是單色光，而是具有一定線寬和線型函數的多條光譜線的疊加，所以抽運光將會引起銣原子躍遷頻率的移動，即光頻移。光頻移就其本質而言是交變光頻電場產生的交流斯塔克效應的平均效果，其與抽運光的光強成正比且與抽運光的光譜輪廓有關。為了減小銣原子頻標的光頻移，通常采用改變抽運光光強的方法。然而，一方面，改變抽運光光強的所測得的原子頻標整機頻率曲線不是完全交于一點，而是交于一個小的三角形區域，因此，改變光強并不能完全消除光頻移對原子頻標輸出頻率穩定度的影響。另一方面，光頻移的大小不但與抽運光的光強成正比，而且與抽運光光譜線的線形函數關系密切。在光譜線線型函數范圍內有一部分頻率分量會引起銣原子躍遷頻率的正向移動即正光頻移，另一部分頻率分量引起負頻移，抽運光引起的光頻移是上述正光頻移和負光頻移的疊加。當光譜線的線性函數發生微小變化時，很容易導致正光頻移和負光頻移的總和不為零，而引起銣原子頻標的光頻移，因而，僅僅改變抽運光光強不能消除光譜線的線性函數發生變化引起的光頻移，從而會影響銣原子頻標輸出頻率的穩定度。現有技術對抽運光光脈沖信號產生是通過對光源的高頻激勵管進行方波控制，使其在方波電平作用下發光或熄滅，這樣當每次光源熄滅后再到正常發光并穩定經歷的時間過長，不利于原子鐘伺服系統的快速閉環工作，使環路響應時間變長。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種減小銣原子頻標光頻移的方法，能減小銣原子頻標的光頻移，從而提高銣原子頻標輸出頻率的準確度。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

一種減小銣原子頻標光頻移的方法，通過中央處理器控制光源向共振躍遷模塊發出的抽運光脈沖，在所述光源和所述共振躍遷模塊之間設置一個光開關，所述中央處理器控制所述光開關的開閉。該光開關（shutter)的響應時間極短，通常為毫秒量級，對環路響應時間的影響可以忽略不計。

優選的，所述光開關位于所述光源的光路輸出端。

具體的，所述中央處理器控制所述光開關的開閉，使所述光源的第一個抽運光脈沖發送到共振躍遷模塊，然后用兩個相干的有一定時間間隔的射頻脈沖對共振躍遷模塊作用，在第二個射頻脈沖作用后，通過所述中央處理器對光電池進行取樣，光電池進行第一次光檢測獲得電信號后，所述中央處理器把量子糾偏信息傳遞給壓控晶體振蕩器，完成第一次銣原子頻標的伺服。

優選的，所述射頻脈沖的作用時間比光脈沖的作用時間短。提高信噪比，從而提高銣原子頻標的短穩。

優選的，所述射頻脈沖的作用時間比兩個射頻脈沖的作用的間隔時間短。延長了原子共振作用時間，減小線寬、從而提高銣原子頻標的短穩。

更優選的，在進行所述第一次光檢測的時間內，所述中央處理器控制完成下一次的抽運光脈沖的發送。減小銣原子頻標整機閉環響應時間，有得于提高銣原子頻標的短穩。

更優選的，在進行所述第一次光檢測的時間內，所述中央處理器完成對光電池信息的處理。

更優選的，在進行所述第一次光檢測的時間內，所述中央處理器完成量子糾偏信號的反饋。

更優選的，在進行第一次光檢測后，進行下一次射頻脈沖作用。

本發明的有益效果通過中央處理器控制光開關開閉的方式來控制抽運光脈沖的作用時間，從而大大縮短了銣原子頻標中環路相應時間，加快了閉環工作時間，從而，進一步減小銣原子頻標的光頻移。

附圖說明

圖1為本發明實施例減小銣原子頻標光頻移的方法的銣原子頻標結構示意圖。

圖2為本發明實施例減小銣原子頻標光頻移的方法中光脈沖信號、射頻信號以及光檢測電信號的波形圖。

具體實施方式

如圖1所示的銣原子頻標，包括壓控晶體振蕩器8、物理系統和電子線路，物理系統包括光源1、共振躍遷模塊3、光電池4，電子線路包括中央處理器7、倍混頻模塊5和綜合模塊6，在光源1的光路輸出端設置有一個光開關2，光開關2與中央處理器7連接，并由中央處理器7控制開閉。