[发明专利]提供差分光输出的铷光谱灯装置及光噪声差分抑制的方法

说明书

本发明公开提供差分光输出的铷光谱灯装置及光噪声差分抑制的方法，装置包括铷光谱灯泡、振荡线圈、射频振荡电路板和加热装置；铷光谱灯泡输出两路完全对称的光信号，铷光谱灯泡的侧壁中部设有尾管，振荡线圈为两组并以铷光谱灯泡中部对称缠绕在铷光谱灯泡的侧壁；两组所述振荡线圈分别与射频振荡电路板电连接；加热装置设于铷光谱灯泡和振荡线圈的外围对铷光谱灯泡进行加热。本发明利用一个铷光谱灯泡实现两路光信号输出，输出光信号在空间上完全分开，能够方便地进行分别探测；两路光信号从同一个铷光谱灯泡发出，光信号具有完美的对称性，方便对光噪声进行差分抑制。

技术领域

本发明属于差分光探测技术领域，具体涉及提供差分光输出的铷光谱灯装置及光噪声差分抑制的方法，适用于差分光探测的原子频标、原子磁强计等原子传感器。

背景技术

随着科技的发展，原子频标、磁强计等高精度原子传感器在全球卫星导航定位系统、未来5G通信、资源探测、电力等领域获得广泛应用。在原子传感器中，一般采用光与原子相互作用提高原子利用率，进而达到提高传感器精度的目的；但同时光信号噪声也会叠加到探测信号中输出，限制了系统信噪比的提高。以铷原子频标为例，谱灯发出的抽运光将铷原子基态原子数实现翻转，将信号强度提高几个数量级，但同时谱灯产生的光噪声也叠加在输出信号上，限制了系统精度的进一步提高。

因此，对光噪声的抑制是目前亟待解决的技术问题，然而现有技术中对光噪声的抑制还达不到很好的效果，限制了系统精度的进一步提高。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供提供差分光输出的铷光谱灯装置及光噪声差分抑制的方法。

本发明能产生两路完全对称的差分光信号，其中一路光信号与原子相互作用，实现对原子传感器信息的提取，再与另一路光信号差分相减，实现对光噪声的抑制，提高系统信噪比，达到提高原子传感器精度的目的。

本发明所采用的技术方案为：

提供差分光输出的铷光谱灯装置，包括铷光谱灯泡、振荡线圈、射频振荡电路板和加热装置；

所述铷光谱灯泡输出两路完全对称的光信号，振荡线圈为两组并以铷光谱灯泡中部对称缠绕在铷光谱灯泡的侧壁；

两组所述振荡线圈分别与射频振荡电路板电连接；

所述加热装置设于铷光谱灯泡和振荡线圈的外围对铷光谱灯泡进行加热。

本发明利用一个铷光谱灯泡实现两路光信号输出，输出光信号在空间上完全分开，能够方便地进行分别探测；两路光信号从同一个铷光谱灯泡发出，光信号具有完美的对称性，方便对光噪声进行差分抑制。

为了保证输出两路完全对称的光信号，所述铷光谱灯泡的侧壁中部设有尾管，尾管的中轴线与铷光谱灯泡的中轴线垂直，两组振荡线圈以尾管的中轴线对称设置。

进一步为了保证输出两路完全对称的光信号，两路完全对称的光信号两组所述振荡线圈的匝数相同。振荡线圈7为高频振荡线圈。

作为优选地，所述铷光谱灯泡内部充有启辉气体和铷87金属。启辉气体为氙气、氪气等。铷光谱灯泡采用耐碱玻璃制成。

铷87金属原子在启辉气体和通过振荡线圈馈入的射频信号的激励下发光，为铷原子频标提供光源。

缠绕在铷光谱灯泡侧壁的振荡线圈将射频振荡电路板产生的射频信号馈入铷光谱灯泡，激励铷光谱灯泡发光。

作为优选地，所述铷光谱灯装置还包括非金属保温罩，非金属保温罩包围铷光谱灯泡和振荡线圈并在正对铷光谱灯泡的两端设有完全对称且大小相等的第一出光孔，加热装置设于非金属保温罩外围。

作为优选地，所述非金属保温罩与铷光谱灯泡之间间隙点硅填合。