[发明专利]用于原子钟的激光稳频装置

说明书

技术领域

本发明属于原子钟领域，特别涉及一种原子钟的激光稳频装置。

背景技术

在铷原子钟、铯原子钟中，为了使激光抽运原子产生粒子数反转，或者检测处于不同能级的原子数目，需要将激光器锁定于原子的某一能级上。通常采用的稳频方法是在激光器驱动电源加入调制信号，经过频率调制的激光信号注入到吸收光谱装置后被光电二极管接收转化为电压信号，此电压信号由相敏检波器得出误差信号反馈到激光器中对激光器进行频率稳定。这种稳频方法需要对激光频率进行调制，激光频率始终处于变化的状态，使得激光频率稳定度变差。由于激光器应用在原子钟中，要求激光器能够实现自动稳频功能，并且对激光的体积、可靠性都有严格的要求，现有的激光稳频装置均无法满足上述要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有激光稳频装置的不足，提供一种无调制激光、频率稳定的用于原子钟的激光稳频装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在底板上水平光轴方向从左到右依次设置有激光器、二分之一波片、第一偏振分光棱镜、内安装有基准原子源和第三光电探测器的磁屏蔽盒、第一八分之一波片、部分反射镜、第二八分之一波片、第二偏振分光棱镜，磁屏蔽盒上加工有接线孔、两侧壁同一条水平光轴方向加工有导光孔，底板上第二偏振分光棱镜的出射方向设置有第一光电探测器、反射方向设置有第二光电探测器，底板上设置有输入端通过导线与第一光电探测器和第二光电探测器的输出端相连的减法器、输入端通过导线与减法器输出端相连的比例积分微分控制器、通过导线与第三光电探测器输出端相连的微处理器，底板上还设置有通过导线分别与激光器、微处理器、比例积分微分控制器相连的可控开关。

本发明的第一八分之一波片和第二八分之一波片镜面上真空蒸镀有8～12层硒化锌增透膜。

本发明的第一八分之一波片为零级波片，第一八分之一波片的快轴方向与第二八分之一波片的慢轴方向平行。

本发明的部分反射镜镜面上真空交替蒸镀有8～12层氧化锆和三氧化二铝反射膜、其反射率为80％～90％。

本发明的第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜消光比为500～1000∶1，镜面上真空蒸镀有8～12层硒化锌增透膜。

本发明的磁屏蔽盒为玻莫合金盒、屏蔽因子为500～1000。

本发明的二分之一波片为镜面上蒸镀有层硒化锌增透膜的零级波片。

本发明的第一光电探测器和第二光电探测器的转换因子为0.2v/mW。

本发明利用圆偏振光抽运原子使原子在不同能级上布居不同，从而使得原子吸收左旋圆偏振光、右旋圆偏振光产生差异，通过设置减法器将两个有差异的信号相减后，便获得反映激光频率是否处在相应的原子能级上的信号，此信号反馈到激光器中可实现激光器稳定在该能级上，同时利用激光诱发原子发出的荧光信号作为判断依据，当荧光信号最强时，激光频率已经处于原子能级上，这时用获得的鉴频信号输入到激光器中就能实现激光频率稳定。本发明解决了调制激光频率引起扰动的问题，提高了激光器的频率稳定度，具有自动化、小型化的特点。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和各实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1中，本实施例的用于原子钟的激光稳频装置由激光器1、二分之一波片2、第一偏振分光棱镜3、基准原子源4、磁屏蔽盒5、第一八分之一波片6、部分反射镜7、第二八分之一波片8、第二偏振分光棱镜9、第一光电探测器10、第二光电探测器11、第三光电探测器12、减法器13、比例积分微分控制器14、微处理器15、可控开关16、底板17联接构成。