[发明专利]CPT相位调制与解调方法及系统

权利要求书

1.一种CPT相位调制与解调方法，其特征在于包括以下步骤：

1)提供一束相干双色光；

2)对相干双色光的相对相位进行调制，其调制深度为π/2；

3)将相位调制后的相干双色光与量子共振系统相互作用，量子共振系统交替地处于两反相的色散型CPT态；

4)将与量子共振系统相互作用后的相干双色光转换为电信号，解调后获取误差信号，反馈并锁定原子钟系统的本振频率，实现原子钟闭环；

所述的步骤4)将光电信号通过模数转换器转换为数字信号，采集一个相位调制周期内相位切换时两个窗口内的信号，各自取平均后相减得到误差信号，实现数字的同步解调；误差信号经由比例积分微分算法处理后转换器为模拟误差信号，反馈并锁定本振频率，实现原子钟闭环；所述的两个窗口时长分别为t_w1和t_w2，t_w1窗口位于相位切换前的CPT态初始时刻，t_w2窗口位于相位切换时刻，t_w1和t_w2的时长小于等于1ms。

2.根据权利要求1所述的CPT相位调制与解调方法，其特征在于：所述的步骤2)中相对相位调制在φ+0到φ+π/2之间进行切换φ为初始的任意相位。

3.根据权利要求1所述的CPT相位调制与解调方法，其特征在于：所述的步骤2)中相对相位调制的调制周期与量子系统的基态横向弛豫时间有相同量级。

4.根据权利要求1所述的CPT相位调制与解调方法，其特征在于：所述的步骤2)中相对相位调制的调制周期为1～100ms。

5.根据权利要求1所述的CPT相位调制与解调方法，其特征在于：所述的步骤4)将光电信号与相位调制同步的方波信号相乘，经过低通滤波器滤除高频分量，实现模拟的同步解调；经由比例积分微分算法处理后得到误差信号，锁定本振频率，实现原子钟闭环。

6.根据权利要求1所述的CPT相位调制与解调方法，其特征在于：获得的钟跃迁，即|m_F＝0→|m′_F＝0，m_F和m′_F为两基态子能级的磁量子数，其CPT误差信号应用于CPT原子钟；非钟跃迁，即|m_F≠0→|m′_F≠0，其CPT误差信号应用于原子磁强计；钟跃迁CPT误差信号和非钟跃迁CPT误差信号都能够应用于原子光谱精密测量。

7.一种实现权利要求1所述方法的CPT相位调制与解调装置，包括直流源、耦合器、相位调制器、微波信号源、激光器、四分之一波片、量子共振系统、探测器和信号处理器，其特征在于：所述的直流源通过耦合器为激光器供电；所述的微波信号源通过相位调制器实现相位的调制，并通过耦合器为激光器提供调制微波；激光器发出的相干双色光通过一个四分之一波片得到圆偏振的相干双色光，相干双色光与量子共振系统发生相互作用，透射光被探测器探测，光信号转换为电信号，最后通过信号处理器，得到相位调制与解调的CPT误差信号。

8.根据权利要求7所述的CPT相位调制与解调装置，其特征在于：所述的量子共振系统采用主动CPT或被动CPT构型。