[发明专利]一种提高光抽运铯束原子钟性能的激光稳频方法与光学系统

权利要求书

1.一种提高光抽运原子钟性能的激光稳频方法，其特征在于，将检测出的光抽运原子钟的荧光信号分为两路，其中一路荧光信号经反馈纠偏回路输入到光抽运原子钟的微波腔，用于对光抽运原子钟进行反馈纠偏；另一路荧光信号输入激光器稳频模块的光谱输入端，所述激光器输出激光依次通过隔离器(1)、延迟波片(6)和偏振分光镜(7)，分成两束，一束作为检测光进入光抽运原子钟检测区，另一束通过透镜聚焦进入声光调制器(9)进行移频输出后再由透镜准直成平行光，然后将该平行光作为抽运光射入光抽运原子钟抽运区。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，抽运光的功率正比于施加在声光调制器(9)上的用于移频的射频信号的功率。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，声光调制器(9)将输入光信号向低移频251MHz±3MHz。

4.一种提高光抽运原子钟性能的激光稳频光学系统，其特征在于，包括一台激光器，激光器稳频模块的光谱输入端用于与光抽运原子钟检测区的荧光信号输出端连接；所述激光器输出激光依次通过隔离器(1)、延迟波片(6)和偏振分光镜(7)，分成两束，一束作为检测光进入光抽运原子钟检测区，另一束通过透镜聚焦进入声光调制器(9)进行移频输出后再由透镜准直成平行光，然后将该平行光作为抽运光射入光抽运原子钟抽运区。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，声光调制器(9)将输入光信号向低移频251MHz±3MHz；所述延迟波片(6)为液晶延迟波片。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述激光器包括温度控制模块、电流控制模块和稳频模块；所述稳频模块产生的正弦波调制信号经过加法器后输入到电流控制模块的电流调节输入端，实现激光频率的调制产生荧光束谱信号并输入到激光器稳频模块光谱输入端；稳频模块对该荧光束谱信号经过放大、带通滤波后与参考信号相乘，再经过一个低通滤波器，滤出荧光束谱信号的一次微分信号后输入PID单元，PID单元将计算得到的激光频率的反馈纠偏信号经过加法器输入到电流模块，实现激光频率的锁定；其中，参考信号与荧光束谱信号中的调制信号同频同相。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述光抽运原子钟为基于原子束的微波原子钟。

8.如权利要求4或7所述的系统，其特征在于，所述光抽运原子钟为光抽运铷束原子钟、磁选态光检测原子钟或光抽运铯束原子钟。

9.一种光抽运铯束原子钟，包括铯束管，铯束管的荧光信号输出端与铯束管的反馈纠偏回路连接，其特征在于，铯束管的荧光信号输出端与激光器稳频模块的光谱输入端连接；所述激光器输出激光依次通过隔离器(1)、延迟波片(6)和偏振分光镜(7)，分成两束，一束作为检测光进入铯束管检测区，另一束通过透镜聚焦进入声光调制器(9)进行移频输出后再由透镜准直成平行光，然后将该平行光作为抽运光射入铯束管抽运区。

10.如权利要求9所述的光抽运铯束原子钟，其特征在于，所述反馈纠偏回路包括一微波伺服控制模块、压控晶振模块和倍频综合模块；荧光信号输出端经过功率分配器分成两路，一路与所述微波伺服控制模块连接，另一路与所述激光器稳频模块的光谱输入端连接；其中，铯束管的荧光信号输出端依次经所述微波伺服控制模块、压控晶振模块、倍频综合模块与铯束管连接。