[發明專利]基于極化調制的銣雙光子躍遷光頻標

有效

• 申請號: 202010921498.0
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112039523B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 李豆;王鵬飛;康松柏
• 申請（專利權）人: 中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

1.基于極化調制的銣雙光子躍遷光頻標，包括激光器(1)，其特征在于，激光器(1)的輸出激光依次通過隔離器(2)、半波片后入射偏振分束器(3)，由偏振分束器(3)分成第一透射光與第一反射光，第一反射光用于與光梳拍頻比對以及頻率輸出，第一透射光通過光纖耦合為高斯光進入激光控制模塊(4)，激光控制模塊(4)輸出零級光，零級光經偏振調制模塊(5)調制為圓偏振光入射量子鑒頻模塊(7)，圓偏振光的偏振態半個周期內是左旋圓偏振，另外半個周期是右旋圓偏振，量子鑒頻模塊(7)輸出雙光子躍遷信號到穩頻模塊(8)，穩頻模塊(8)分別與激光器(1)的壓電控制端和電流端口連接，

所述的激光控制模塊(4)包括變焦光纖準直器(41)，第一透射光進入變焦光纖準直器(41)變成準直光后進入聲光調制器(42)，聲光調制器(42)輸出的一級衍射光和零級光，一級衍射光和零級光通過光闌剔除一級衍射光后剩下的零級光經壓控反射鏡組(43)反射后再經透鏡(44)入射分束器(45)，由分束器(45)分為第二透射光和第二反射光，第二透射光通過偏振調制模塊(5)生成圓偏振光，第二反射光被光電探測器(46)探測到并轉換成電壓信號輸出給第一比例積分微分放大器(47)，第一比例積分微分放大器(47)根據輸入的電壓信號轉換生成的第一誤差電壓反饋給第一信號發生器(48)，第一信號發生器(48)根據第一誤差電壓調整輸出的射頻信號的功率，第一信號發生器(48)產生的射頻信號經過射頻信號放大器(49)放大功率后加載在聲光調制器(42)內部聲光晶體上。

2.根據權利要求1所述的基于極化調制的銣雙光子躍遷光頻標，其特征在于，所述的偏振調制模塊(5)包括鐵電偏振旋轉器(51)、格蘭泰勒棱鏡(52)和第二信號發生器(53)，

第二透射光通過格蘭泰勒棱鏡(52)變成線偏振光后進入鐵電偏振旋轉器(51)，第二信號發生器(53)給鐵電偏振旋轉器(51)提供方波調制信號，鐵電偏振旋轉器(51)的輸出的圓偏振光進入量子鑒頻模塊(7)并在量子鑒頻模塊(7)的銣泡(71)的后表面反射回來形成銣泡反射光，銣泡反射光依次經過鐵電偏振旋轉器(51)、格蘭泰勒棱鏡(52)后入射分束器(45)，經分束器(45)分束形成第三反射光和第三透射光。

3.根據權利要求2所述的基于極化調制的銣雙光子躍遷光頻標，其特征在于，還包括光束重合模塊(6)，所述的光束重合模塊(6)包括四象限位置傳感器(61)、光束位置對準器(62)和壓電控制器(63)，

第三反射光入射四象限位置傳感器(61)生成光功率信號，光束位置對準器(62)接收到四象限位置傳感器(61)傳來的光功率信號后會計算出光功率信號的光斑坐標和第二誤差信號，壓電控制器(63)將第二誤差信號轉換成糾偏電壓后，壓控反射鏡組(43)接收到壓電控制器(63)輸出的糾偏電壓，調節零級光的反射方向和位置，使得偏振調制模塊(5)的輸出的圓偏振光與銣泡反射光始終反向平行且重合。

4.根據權利要求3所述的基于極化調制的銣雙光子躍遷光頻標，其特征在于，所述的量子鑒頻模塊(7)包括銣泡(71)、熒光收集透鏡組(72)、光電倍增管(73)和前置放大器(74)，

偏振調制模塊(5)輸出的圓偏振光進入銣泡(71)中，銣原同時吸收偏振調制模塊(5)輸出的圓偏振光與銣泡(71)后表面反射回來的圓偏振光各一個光子產生熒光信號，

熒光信號經熒光收集透鏡組(72)收集后被光電倍增管(73)轉換成光電流信號傳遞給前置放大器(74)，前置放大器(74)將光電流信號轉換為雙光子躍遷信號。

5.根據權利要求4所述的基于極化調制的銣雙光子躍遷光頻標，其特征在于，所述的偏振調制模塊(5)輸出的圓偏振光的束腰位置與銣泡(71)中心位置重合。

6.根據權利要求4所述的基于極化調制的銣雙光子躍遷光頻標，其特征在于，所述的穩頻模塊(8)包括鎖相放大器(81)、第二比例積分微分放大器(82)、第三比例積分微分放大器(83)和加法器(84)，

鎖相放大器(81)接收雙光子躍遷信號并輸出第三誤差信號到第二比例積分微分放大器(82)和第三比例積分微分放大器(83)，鎖相放大器(81)還輸出正弦信號到加法器(84)，

第二比例積分微分放大器(82)接收到第三誤差信號后輸出壓電控制信號到激光器(1)的壓電控制端，

第三比例積分微分放大器(83)接收到第三誤差信號后輸出頻率調節信號到加法器(84)，

加法器(84)將頻率調節信號和正弦信號進行相加輸出頻率調制信號到激光器(1)的電流端口。