[發明專利]基于PXI系統的被動型CPT原子鐘實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201410082754.6
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103823356A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 田原;楊晶;張奕;譚伯仲;吳紅衛;顧思洪
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數學研究所
• 主分類號: G04F5/14
• 分類號: G04F5/14;H03L7/26
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

1.基于PXI系統的被動型CPT原子鐘實驗裝置，包括PXI系統（1）和物理系統（10），其特征在于，還包括分別與PXI系統（1）連接的頻率測試儀（2）、晶振（3）、微波源（5）、電流源（6）、轉接電路（7）、電流轉電壓電路（8）和耦合電路（9），功率分配器（4）分別與晶振（3）、頻率測試儀（2）和微波源（5）連接，耦合電路（9）分別與微波源（5）和電流源（6）連接，物理系統（10）分別與耦合電路（9）、轉接電路（7）和電流轉電壓電路（8）連接。

2.利用權利要求1所述裝置的被動型CPT原子鐘實驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、PXI系統通過數據采集卡采集被動型CPT原子鐘的物理系統通過轉接電路輸出的環境溫度信號，對環境溫度信號進行數字濾波處理和PID運算，然后將PID運算結果通過數據采集卡再輸出至轉接電路，進而通過物理系統內的TEC和加熱絲控制VCSEL和原子蒸汽泡的環境溫度，

步驟2、等待VCSEL和原子蒸汽泡所處環境的溫度穩定在預定的溫度之后，PXI系統通過數據采集卡輸出預定電壓至晶振，晶振輸出頻率通過微波源內的鎖相環倍頻之后輸出微波信號到耦合電路，

PXI系統輸出間歇性的周期方波信號作為直流調制信號到耦合電路，調制方式為幅度調制，

PXI系統控制電流源依次輸出預定范圍的直流掃描信號到耦合電路，

直流掃描信號、直流調制信號和微波信號經過耦合電路之后輸入至物理系統內的VCSEL，

PXI系統采集物理系統通過光電探測器輸出的光電信號，

直流掃描完成之后，采集到的光電信號為多普勒吸收峰，通過數字濾波和數字解調，得到多普勒吸收峰的微分信號，將電流源輸出直流固定在微分信號最大值對應的電流值處，

對直流調制信號進行相位同步得到直流調制信號的最佳相位值，

將直流調制信號相位固定在最佳相位值處，再次控制電流源輸出直流掃描信號，得到多普勒吸收峰的微分信號，將電流源輸出直流固定在多普勒吸收峰的微分信號的最大值和最小值之間的零點所對應的電流值處，從而實現直流的鎖定，

直流鎖定之后，依據物理系統輸出光電信號持續對電流源輸出直流進行反饋；

步驟3、PXI系統通過數據采集卡輸出掃描電壓信號至晶振，通過控制晶振使微波源依次產生預定頻率范圍的微波頻率掃描信號，

PXI系統還通過數據采集卡間歇性的輸出周期方波信號到微波源，觸發微波源產生微波頻率調制信號，調制方式為頻移鍵控調制，

頻率掃描完成之后，采集到的信號為EIT信號，通過數字濾波和數字解調之后，得到EIT信號的微分信號，將微波源輸出微波頻率固定在EIT的微分信號最大值對應的微波頻率值處，

對微波頻率調制信號相位進行同步，得到微波頻率調制信號的最佳相位值，

將微波頻率調制信號相位固定在最佳相位值處，再次通過控制晶振壓控端電壓使微波源輸出微波頻率掃描信號，采集物理系統輸出光電信號為EIT信號，經過數字濾波和數字解調，可以得到EIT信號的微分信號，通過固定晶振壓控端電壓將微波頻率固定在EIT信號的微分信號的最大值和最小值之間的零點所對應的微波頻率值處，從而實現微波的鎖定，?

微波鎖定后，依據物理系統輸出光電信號通過控制晶振持續對微波源輸出頻率進行反饋；

步驟4、將晶振輸出頻率經過功率分配器之后與接入至頻率測試儀的氫原子鐘進行頻率比對。