[发明专利]应用于原子喷泉钟的信号获取方法及装置

说明书

本发明提供一种应用于原子喷泉钟的信号获取方法及装置。该装置包括：激光移频单元、超稳微波频率变换单元、长期稳定度获得单元、标准信号获得单元、激励信号获得单元，其中，激光移频单元用于根据超稳激光生成超稳微波，超稳微波频率变换单元的输入端与激光移频单元的输出端连接，标准信号获得单元的输入端与超稳微波频率变换单元的输出端连接，长期稳定度获得单元的输入端与标准信号获得单元的输出端连接，激励信号获得单元的输入端分别与标准信号获得单元的输出端及超稳微波频率变换单元的输出端连接。通过根据长期稳定度获得单元输出的信号对超稳激光的频率漂移进行补偿，提高了超稳激光的长期稳定度，从而提高了激励信号的长期稳定度。

技术领域

本发明涉及时间计量技术领域，尤其涉及一种应用于原子喷泉钟的信号获取方法及装置。

背景技术

1967年，第十三届国际计量大会决议将秒的定义从天文秒改为原子秒，即“秒是铯(Cesium，简称：Cs)-133原子在0K(开氏度)温度基态两个超精细能级对应辐射9192631770个周期持续的时间”。1997年国际计量委员会确认，上述定义铯原子处于“基态0K温度”。从此，实验室型铯原子喷泉钟成为时间频率的计量基准装置。实验室型铯原子喷泉钟利用铯原子内部的电子在两个能级的跃迁谱线对激励信号进行鉴频，再经锁频环路将激励信号的频率锁定于跃迁谱线中心频率上，实现秒定义的复现。因此，激励信号的性能对复现秒定义极为重要。

现有技术主要通过光生微波法产生激励信号，光生微波法是通过光学频率梳将超稳激光的稳定度传递到微波信号，所产生的激励信号的短期稳定度可达到10^-14。但通过上述方法生成的激励信号的长期稳定度较差。

发明内容

本发明提供一种应用于原子喷泉钟的信号获取方法及装置，以生成具有长期稳定度的激励信号。

第一方面，本发明提供一种信号获取装置，该包括：

激光移频单元、超稳微波频率变换单元、标准信号获得单元、长期稳定度获得单元、激励信号获得单元；

其中，所述激光移频单元用于根据超稳激光生成超稳微波；

所述超稳微波频率变换单元的输入端与所述激光移频单元的输出端连接，所述超稳微波频率变换单元用于根据所述超稳微波生成与所述超稳微波的稳定度相同的高频超稳微波；

所述标准信号获得单元的输入端与所述超稳微波频率变换单元的输出端连接，所述标准信号获得单元用于根据所述高频超稳微波生成标准高频信号；

所述长期稳定度获得单元的输入端与所述标准信号获得单元的输出端连接，所述长期稳定度获得单元用于根据所述标准高频信号补偿所述超稳激光的频率漂移；

所述激励信号获得单元的输入端分别与所述标准信号获得单元的输出端及所述超稳微波频率变换单元的输出端连接，所述激励信号获得单元用于根据所述标准高频信号和所述高频超稳微波生成激励信号。

进一步地，所述激光移频单元包括：声光调制器、光学频率梳、第一直接数字频率合成器、第一氢钟；

其中，所述声光调制器用于对所述超稳激光进行移频，并将所述光学频率梳锁定于移频后的超稳激光上，生成所述超稳微波；

所述声光调制器的射频源使用的驱动信号由所述第一直接数字频率合成器来提供，所述第一直接数字频率合成器由所述长期稳定获得单元输出的误差信号和所述第一氢钟控制。

进一步地，所述超稳微波频率变换单元包括第一介质振荡器。

进一步地，所述标准信号获得单元包括：恒温晶振、第一处理单元、第二介质振荡器、拍频单元、鉴频鉴相单元、滤波器、频率综合器、第二氢钟；