[發明專利]基于調制轉移譜穩頻激光的光抽運銣原子鐘及其制備方法

有效

• 申請號: 201910961627.6
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110768097B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 陳景標;劉天宇;潘多
• 申請（專利權）人: 溫州激光與光電子協同創新中心
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00;H01S5/0683;G04F5/14
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 黃鳳茹

1.一種基于調制轉移譜穩頻激光的光抽運銣原子鐘，其特征是，

所述光抽運銣原子鐘包括：窄線寬激光器、光斑擴束器、第一半波片、第二半波片、第三半波片、第四半波片、第一偏振分光棱鏡、第二偏振分光棱鏡、第三偏振分光棱鏡、相位調制器、用于激光穩頻的銣原子泡、高速光電探測器、光電探測器、混頻器、高速伺服反饋電路、射頻信號源、激光驅動電源、聲光調制器、用于獲得鐘躍遷譜線的銣原子泡、晶振頻綜及控制電路部分；所述用于激光穩頻的銣原子泡包含保溫磁屏蔽材料；所述用于獲得鐘躍遷譜線的銣原子泡包含保溫磁屏蔽材料及微波腔；

窄線寬激光器連接第一光斑擴束器，第一光斑擴束器隨后依次連接第一半波片和第一偏振分光棱鏡；之后分成兩路，其中一路為激光穩頻光路，另一路用于獲得鐘躍遷譜線光路；

用于激光穩頻光路的激光依次連接第二半波片和第二偏振分光棱鏡后，被分為不同光強的兩路：

光強較強的一路連接第三半波片而后連接相位調制器，相位調制器連接射頻信號源，之后連接第四半波片及第三偏振分光棱鏡，隨后連接用于激光穩頻的銣原子泡；光強較弱的探測光經所述用于激光穩頻的銣原子泡進入高速光電探測器，混頻器連接射頻信號源；高速光電探測器隨后依次連接混頻器、高速伺服反饋電路、激光驅動電源，完成激光頻率穩定系統；

用于獲得鐘躍遷譜線光路的激光連接聲光調制器，進入用于獲得鐘躍遷譜線的銣原子泡進行抽運，隨后通過光電探測器進行探測獲得鐘躍遷譜線，用于獲得鐘躍遷譜線的銣原子泡連接晶振頻綜及控制電路部分；

所述基于調制轉移譜穩頻激光的光抽運銣原子鐘由所述射頻信號源產生調制信號，輸入相位調制器對泵浦激光進行相位調制，同時產生解調信號與來自光電探測器的信號在混頻器中進行混頻解調，得到誤差信號，再經高速伺服反饋電路控制激光驅動電源，從而實現基于調制轉移譜穩頻的高穩定度窄線寬抽運激光；穩頻的窄線寬激光經過聲光調制器后打入用于獲得鐘躍遷譜線的銣原子泡中進行抽運，微波信號經微波諧振腔饋入激勵銣原子，通過光電探測器探測從用于獲得鐘躍遷譜線的銣原子泡中透射的激光信號，得到鐘躍遷譜線，將鐘躍遷譜線調制解調并反饋控制晶振頻率，實現基于調制轉移譜穩頻激光的光抽運銣原子鐘。

2.如權利要求1所述基于調制轉移譜穩頻激光的光抽運銣原子鐘，其特征是，所述基于調制轉移譜穩頻激光的光抽運銣原子鐘在工作時，由窄線寬激光器發出窄線寬激光，經第一光斑擴束器擴大光斑后，由第一半波片和第一偏振分光棱鏡匹配調節分光功率并將激光分成兩束，一束用于激光穩頻光路，一束用于獲得鐘躍遷譜線的銣原子泡光路。

3.如權利要求2所述基于調制轉移譜穩頻激光的光抽運銣原子鐘，其特征是，用于激光穩頻光路的激光，由第二半波片和第二偏振分光棱鏡將激光分成光強不等的兩束，光強較強的一束經相位調制器調制后照射進用于激光穩頻的銣原子泡中；光強較弱的一束與用于激光穩頻的銣原子泡中的銣原子相互作用后被高速光電探測接收，對高速光電探測器信號進行調制解調，得到誤差信號，經高速伺服反饋電路控制激光驅動電源，實現高穩定度窄線寬激光。

4.如權利要求3所述基于調制轉移譜穩頻激光的光抽運銣原子鐘，其特征是，經由聲光調制器對激光進行移頻，打入用于獲得鐘躍遷譜線的銣原子泡中對銣原子進行抽運。

5.如權利要求4所述基于調制轉移譜穩頻激光的光抽運銣原子鐘，其特征是，微波信號經微波諧振腔饋入激勵經過抽運光作用的銣原子，經過微波信號作用，得到鐘躍遷譜線；將鐘躍遷譜線調制解調并反饋控制晶振，得到高穩定度的光抽運銣原子鐘信號輸出。

6.如權利要求1所述基于調制轉移譜穩頻激光的光抽運銣原子鐘，其特征是，通過第三半波片調節泵浦光的偏振方向，使其與相位調制晶體主軸方向一致；通過第四半波片調節泵浦光的偏振方向，使其經過第三偏振分光棱鏡完全反射至原子泡中。