[發(fā)明專(zhuān)利]減小噴泉鐘頻率偏移不確定度的調(diào)節(jié)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811098176.X
• 申請(qǐng)日: 2018-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110928173B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房芳;鄭發(fā)松;陳偉亮;劉昆;劉年豐;戴少陽(yáng);李天初
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G04F5/14
• 分類(lèi)號(hào): G04F5/14
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 張寧;劉芳

本發(fā)明提供一種減小噴泉鐘頻率偏移不確定度的調(diào)節(jié)裝置，包括：微波諧振器、微波發(fā)生器、冷原子發(fā)生器和控制器；諧振器設(shè)置有四個(gè)波導(dǎo)塊，每個(gè)波導(dǎo)塊有波導(dǎo)副腔，諧振器中點(diǎn)為原點(diǎn)，諧振器腔軸為z軸，一對(duì)波導(dǎo)塊對(duì)稱(chēng)設(shè)置且位于y軸方向，另一對(duì)對(duì)稱(chēng)設(shè)置且位于x軸方向；微波發(fā)生器向波導(dǎo)副腔饋入第一微波信號(hào)，以使諧振器形成微波場(chǎng)；冷原子發(fā)生器向諧振器上拋冷原子；控制器根據(jù)冷原子在微波場(chǎng)中的腔相位差頻移，確定第一角度值和第二角度值，第一角度值為諧振器在y軸和z軸構(gòu)成平面上以原點(diǎn)為中心需旋轉(zhuǎn)的角度，第二角度值為在x軸和z軸構(gòu)成平面上以原點(diǎn)為中心需旋轉(zhuǎn)角度。本方案能夠減小腔相位差頻移，進(jìn)而減小噴泉鐘頻率偏移不確定度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及原子頻率標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種減小噴泉鐘頻率偏移不確定度的調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)

冷原子噴泉鐘作為一種時(shí)間頻率基準(zhǔn)裝置，其輸出的原子頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)具有超高的長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度,頻率復(fù)現(xiàn)性和頻率不確定度，因此，在授時(shí)和衛(wèi)星導(dǎo)航定位方面發(fā)揮著決定性作用。冷原子噴泉鐘裝置，包括物理真空、激光-光學(xué)和微波-電控三部分，其中，微波諧振器是物理真空部分的核心部件。

現(xiàn)有技術(shù)中，在冷原子噴泉鐘運(yùn)行時(shí)，需要微波諧振器的腔軸與物理真空部分的水平面鉛垂線(xiàn)方向完全重合。現(xiàn)有的冷原子噴泉鐘裝置中采用的是兩端口對(duì)稱(chēng)微波諧振器，其能夠在對(duì)稱(chēng)的兩端口方向上來(lái)調(diào)斜微波諧振器，以使得在該方向上微波諧振器腔軸線(xiàn)方向與物理系統(tǒng)水平面鉛垂線(xiàn)方向間的偏離度接近為零，從而減小該方向上的腔相位差頻移。

但是現(xiàn)有技術(shù)中，采用兩端口的微波諧振器雖然能夠在兩端口方向上調(diào)斜微波諧振器，但是仍不能保證微波諧振器腔軸線(xiàn)方向與物理真空部分水平面鉛垂線(xiàn)方向完全重合，致使仍然存在較大的腔相位差頻移，從而增加噴泉鐘頻率偏移不確定度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種減小噴泉鐘頻率偏移不確定度的調(diào)節(jié)裝置，以減小腔相位差頻移，進(jìn)而減小噴泉鐘頻率偏移不確定度。

本發(fā)明提供一種減小噴泉鐘頻率偏移不確定度的調(diào)節(jié)裝置，包括：

微波諧振器、微波發(fā)生器、冷原子發(fā)生器和控制器；

所述微波諧振器的外壁上設(shè)置有四個(gè)波導(dǎo)塊，其中，每一個(gè)所述波導(dǎo)塊中設(shè)置有波導(dǎo)副腔，所述微波諧振器的中點(diǎn)為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，所述坐標(biāo)系的z軸為所述微波諧振器的腔軸，所述四個(gè)波導(dǎo)塊中一對(duì)波導(dǎo)塊對(duì)稱(chēng)設(shè)置在所述微波諧振器上，且所述一對(duì)波導(dǎo)塊位于所述坐標(biāo)系的y軸方向上，所述四個(gè)波導(dǎo)塊中另一對(duì)波導(dǎo)塊對(duì)稱(chēng)設(shè)置在所述微波諧振器上，且所述另一對(duì)波導(dǎo)塊位于所述坐標(biāo)系的x軸方向上；

所述微波發(fā)生器的四路微波鏈路中的至少一路微波鏈路分別與一個(gè)所述波導(dǎo)塊相連；所述冷原子發(fā)生器位于所述微波諧振器的下方；

所述微波發(fā)生器，用于向所述波導(dǎo)塊的波導(dǎo)副腔中饋入第一微波信號(hào)，以使所述微波諧振器形成微波場(chǎng)；

所述冷原子發(fā)生器，用于向所述微波諧振器上拋冷原子，以使所述冷原子在所述微波場(chǎng)中上拋下落運(yùn)動(dòng)；

所述控制器，用于根據(jù)所述冷原子在所述微波場(chǎng)中產(chǎn)生的腔相位差頻移，確定第一角度值和第二角度值，其中，所述第一角度值為所述微波諧振器在所述y軸和所述z軸構(gòu)成的平面上、以原點(diǎn)為中心所需旋轉(zhuǎn)的角度，所述第二角度值為所述微波諧振器在所述x軸和所述z軸構(gòu)成的平面上、以原點(diǎn)為中心所需旋轉(zhuǎn)的角度。

進(jìn)一步地，所述微波諧振器，包括：中空狀的主腔體、上端蓋和下端蓋；

所述四個(gè)波導(dǎo)塊設(shè)置在所述主腔體的側(cè)面上，每一個(gè)所述波導(dǎo)塊與所述主腔體連通；

所述主腔體的頂端設(shè)置有第一開(kāi)口，所述上端蓋通過(guò)所述第一開(kāi)口與所述主腔體的頂部固定連接；所述主腔體的底端設(shè)置有第二開(kāi)口，所述下端蓋通過(guò)所述第二開(kāi)口與所述主腔體的底部固定連接；