[发明专利]灯泵铷气体激光抽运铷泡输出标准频率的方法及铷原子钟

权利要求书

1.一种灯泵铷气体激光抽运铷泡输出标准频率的方法，其特征在于，包括：

将铷气体无极灯滤光后作为泵浦光源对原子汽室中的铷气体原子进行泵浦实现布局数反转后在激光谐振腔作用下形成灯泵铷气体激光；

利用所述灯泵铷气体激光对设置在微波腔内的铷泡进行激光抽运，并利用所述灯泵铷气体激光检测抽运后的所述铷原子在所述微波腔中与微波场相互作用发生跃迁的跃迁几率，根据测量到的跃迁几率锁定馈入所述微波腔的微波频率，使所述馈入微波腔的微波频率锁定在所述铷原子的钟跃迁频率上，并提供标准频率输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述灯泵铷气体激光检测抽运后的所述铷原子在所述微波腔中与微波场相互作用发生跃迁的跃迁几率包括：

将所述抽运后的所述铷原子与调节到所述铷原子的跃迁频率对应的所述微波腔体内的微波场相互作用，产生第一能级与第二能级之间的原子跃迁；

根据光电探测器探测到的铷原子在所述微波腔中与微波场相互作用发生的跃迁几率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用灯泵铷气体激光对设置在微波腔内的铷泡进行激光抽运之前还包括：

所述灯泵铷气体激光的一部分由反射镜反射到稳频系统后，经过所述耦合镜和设置在所述耦合镜上的压电陶瓷调节所述激光谐振腔的腔长稳定所述灯泵铷气体激光的输出频率。

4.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于：所述灯泵铷气体激光工作在所述铷原子的谱线上，所述微波腔内的微波频率值锁定在所述铷原子的钟跃迁频率上。

5.一种铷原子钟，其特征在于，包括：

依次设置的铷气体无极灯、滤光装置、聚焦透镜，用于产生在第一激发态到基态之间跃迁谱线的泵浦光源；

带压电陶瓷的激光谐振腔，所述激光谐振腔的一端靠近所述聚焦透镜设置有激光高反泵浦光透射镜，所述激光谐振腔的另一端靠近压电陶瓷设置有耦合透镜；

设置于所述激光谐振腔内的原子汽室，所述原子汽室内充有与所述铷气体无极灯内相同的铷蒸汽气体，并混合有用于与所述原子汽室内的铷气体原子碰撞的其他气体原子和/或气体分子，形成灯泵铷气体激光；

设置于微波腔体内的带有直流磁场和磁屏蔽的充有缓冲气体的铷泡，利用所述灯泵铷气体激光对所述铷泡进行抽运，并利用所述灯泵铷气体激光检测抽运后的所述铷原子在所述微波腔中与微波场发生相互作用产生跃迁的跃迁几率，根据测量到的跃迁几率锁定馈入所述微波腔的微波频率，使所述馈入微波腔内的微波频率锁定在原子的钟跃迁频率上，从而提供标准频率输出。

6.根据权利要求5所述的铷原子钟，其特征在于，所述原子汽室的两个玻璃端面镀有增透膜，用以减低对泵浦光和激光的损耗。

7.根据权利要求5所述的铷原子钟，其特征在于，所述激光谐振腔与所述微波腔之间还设置有反射镜与稳频系统；

所述灯泵铷气体激光的一部分由所述反射镜反射到所述稳频系统后，经过所述耦合镜和设置在所述耦合镜上的压电陶瓷调节所述激光谐振腔的腔长稳定所述灯泵铷气体激光的输出频率；利用所述输出频率锁定在铷原子谱上的灯泵铷气体激光的经过所述反射镜透射后对置于所述微波腔体内的带有直流磁场和磁屏蔽的充有所需缓冲气体的铷泡进行抽运。

8.根据权利要求5所述的铷原子钟，其特征在于，还包括：光电探测器和微波频率控制电路；所述光电探测器探测到的信号经所述微波频率控制电路来控制馈入所述微波腔与铷原子相互作用的微波源的频率，将所述微波源的频率锁定在所述铷原子基态两个精细结构能级第一态到第二态之间的钟跃迁频率上。

9.根据权利要求5所述的铷原子钟，其特征在于，还包括：控制电路系统，用于控制所述铷泡的温度和磁场。

10.根据权利要求5～9任一所述的铷原子钟，其特征在于，所述灯泵铷气体激光的工作波长在如794.8纳米或者780纳米的铷原子谱线上，所述微波腔内微波的频率值锁定在所述铷原子的跃迁频率上。