[發明專利]一種平衡差拍探測POP銣原子鐘的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810233796.3
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108536001B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 王柯穆;杜志靜;薛文祥;郝強;張首剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: G04F5/14
• 分類號: G04F5/14
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 何彩霞

1.一種平衡差拍探測POP銣原子鐘的裝置,其特征在于：在DBR激光器激光出射方向設置有二分之一玻片及偏振分束鏡，激光經過偏振分束鏡后分為兩束偏振方向垂直的線偏振光，第一束線偏振光反射到無偏振分束鏡，第二束線偏振光沿原方向依次進入聲光調制器、四分之一玻片、零度全反射鏡，經過零度全反射鏡反射后原路返回偏振分束鏡，第二束線偏振光經過偏振分束鏡后的光出射方向設置有第一45度全反射鏡，第一45度全反射鏡光出射方向依次設置有第一高消光比偏振片、物理系統、第二高消光比偏振片，第二高消光比偏振片光出射方向依次設置第二45度全反射鏡、第三45度全反射鏡，第三45度全反射鏡的出射光進入無偏振分束鏡，第一束偏振光和第二束偏振光在無偏振分束鏡分別分束合并之后輸入到平衡差拍探測器，平衡差拍探測器信號輸出至數據采集卡。

2.根據權利要求1所述的一種平衡差拍探測POP銣原子鐘的裝置，其特征在于所述的物理系統為：微波腔內設置有原子氣泡，微波腔外壁纏繞有磁場線圈，微波腔設置于磁屏蔽筒內。

3.利用權利要求1～2任意一項所述的平衡差拍探測POP銣原子鐘的裝置探測銣原子鐘的方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、對DBR激光器和銣原子氣泡加熱并控溫；

S2、將DBR激光器系統頻率鎖定在⁸⁷Rb的D1線的基態F＝1到激發態F＝2上，磁場線圈通電；

S3、偏振分束鏡后分為兩束偏振方向垂直的線偏振光，第一束線偏振光反射到無偏振分束鏡，第二束線偏振光沿原方向進入聲光調制器，聲光調制器出射的-1級光進入四分之一玻片、零度全反射鏡，經過零度全反射鏡發射后沿原路返回偏振分束鏡，經偏振分束鏡出射的第二束線偏振光經過第一45度全反射鏡和第一高消光比偏振片進入物理系統；

S4、打開微波源，向物理系統輸入微波，微波和第二束線偏振光與銣原子相互作用，物理系統出射的第二束線偏振光依次進入第二高消光比偏振片、第二45度全反射鏡、第三45度全反射鏡、無偏振分束鏡，第一束線偏振光和第二束線偏振光在無偏振分束鏡分別分束合并后輸入平衡差拍探測器，然后將探測器的輸出信號輸入到數據采集卡。

4.根據權利要求3所述的一種平衡差拍探測POP銣原子鐘的方法，其特征在于：所述的步驟S3中調節二分之一玻片的角度使第一束線偏振光光強是第二束線偏振光光強的15～20倍。

5.根據權利要求3所述的一種平衡差拍探測POP銣原子鐘的方法，其特征在于：所述的步驟S3中調節第一高消光比偏振片角度使第二線偏振光經過物理系統后未打開微波源之前出射強度為0。

6.根據權利要求3所述的一種平衡差拍探測POP銣原子鐘的方法，其特征在于：

步驟S1中、對DBR激光器和銣原子氣泡加熱并控溫，其中DBR激光器控溫在25℃、銣原子氣泡控溫在65℃，DBR激光器發射波長為795nm的線偏振光；

步驟S2中、將DBR激光器系統頻率鎖定在⁸⁷Rb的D1線的基態F＝1到激發態F＝2上，磁場線圈通直流電1mA，使原子氣泡范圍內的磁場為軸向的20mG；

步驟S3中、用光功率計測量偏振分束鏡出射的兩束激光光強，調節二分之一玻片，使第一束線偏振光光強是第二束線偏振光光強的20倍，調節第一高消光比偏振片和第二高消光比偏振片的角度，使透過一高消光比偏振片的激光光強不減弱，以及第二高消光比偏振片后的光強為0；

步驟S4中、打開微波源，向物理系統輸入微波，微波和第二束線偏振光與銣原子相互作用，其中，微波源和聲光調制器受統一時序信號控制，調節聲光調制器的功率使抽運階段的激光出射光強達到40mw，探測階段的光強為0.8mw，微波以頻率6.834685765GHz為中心，每周期1Hz的步長掃描，掃描范圍5KHz，功率-28dBm。