[發(fā)明專利]一種基于平行板波導(dǎo)的超小型原子頻標(biāo)微波腔

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110007941.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN112864566B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鵬飛;王晨;趙峰;梅剛?cè)A
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): H01P7/06
• 分類號(hào): H01P7/06
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 李鵬

本發(fā)明公開了一種基于平行板波導(dǎo)的超小型原子頻標(biāo)微波腔，腔體一端開有矩形沉孔作為腔體內(nèi)的空腔，空腔內(nèi)設(shè)置有原子氣室，腔體外壁設(shè)有線槽，C場(chǎng)線圈繞制在線槽中，第一平行板和第二平行板對(duì)稱的固定于空腔相對(duì)的兩個(gè)內(nèi)側(cè)面的側(cè)壁上，腔體的側(cè)面?zhèn)缺谠O(shè)置有探針安裝孔，耦合探針伸進(jìn)腔體內(nèi)，靠近但不接觸第二平行板的帶狀金屬片。本發(fā)明加工難度小，易控制精度以保證一致性。存在兩種微波磁場(chǎng)偏振方向平行度很高且非簡(jiǎn)并的微波場(chǎng)模式，一種為TEM模，該模式下微波磁場(chǎng)偏振方向與光軸垂直，另一種為TE模，該模式下微波磁場(chǎng)偏振方向與光軸平行。使得量子化軸可以垂直或平行于光軸，增加了微波腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到原子頻標(biāo)技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種基于平行板波導(dǎo)的超小型原子頻標(biāo)微波腔，該微波腔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸靈活，并具備兩種激勵(lì)原子發(fā)生鐘躍遷的微波場(chǎng)模式，適用于超小型銣原子頻標(biāo)。

背景技術(shù)

精準(zhǔn)時(shí)間是數(shù)字通信的基石，高度精準(zhǔn)的時(shí)間是數(shù)字通信帶寬和速度的提升的基礎(chǔ)。隨著通信產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)需要更加準(zhǔn)確且穩(wěn)定可靠的計(jì)時(shí)裝置。原子頻標(biāo)是一種以原子能級(jí)間精確且穩(wěn)定的躍遷頻率為計(jì)時(shí)基準(zhǔn)的計(jì)時(shí)裝置，原子頻標(biāo)相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得原子頻標(biāo)作為一種更精準(zhǔn)、穩(wěn)定且可靠的時(shí)鐘源，逐步取代了傳統(tǒng)的石英晶振，廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信領(lǐng)域。

銣原子頻標(biāo)是利用光和微波同時(shí)與銣原子作用產(chǎn)生的雙共振躍遷譜線作為鑒頻信號(hào)實(shí)施微波頻率穩(wěn)頻的一種原子頻標(biāo)。銣頻標(biāo)以其體積小、重量輕、功耗低、可靠性高等特點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的原子頻標(biāo)。銣原子頻標(biāo)由物理系統(tǒng)和電路系統(tǒng)兩部分組成。物理用于產(chǎn)生原子鑒頻信號(hào)，電路系統(tǒng)利用原子鑒頻信號(hào)對(duì)壓控晶振進(jìn)行反饋控制。

物理系統(tǒng)是銣頻標(biāo)的核心，其主要包括原子抽運(yùn)光源、原子氣室、微波諧振腔和光電探測(cè)器。原子氣室兩端透明并置于微波諧振腔內(nèi)，抽運(yùn)光源發(fā)出的抽運(yùn)光經(jīng)氣室的一個(gè)透明端進(jìn)入氣室，對(duì)氣室內(nèi)的⁸⁷Rb蒸氣原子進(jìn)行光抽運(yùn)，同時(shí)，諧振腔內(nèi)的微波磁場(chǎng)也作用于氣室內(nèi)的⁸⁷Rb蒸氣原子，產(chǎn)生原子鑒頻信號(hào)，并被光電探測(cè)器接收，該信號(hào)的強(qiáng)弱決定原子頻標(biāo)的精度。與此同時(shí)，由于物理系統(tǒng)占據(jù)原子頻標(biāo)整機(jī)的大部分體積，而微波諧振腔又是物理系統(tǒng)中最主要的結(jié)構(gòu)組件，因此物理系統(tǒng)的體積主要取決于微波腔的小型化、集成化程度，進(jìn)而影響了原子頻標(biāo)整機(jī)的小型化。