[发明专利]冷原子束的原子频标检测方法及系统

说明书

本申请涉及一种冷原子束的原子频标检测方法及系统，属于原子频标技术领域。所述方法包括：生成冷原子束，冷原子束是经过态制备和分离振荡场作用的，冷原子束中包括处于第一能级的第一原子和处于第二能级的第二原子，第一能级高于第二能级；利用检测激光作用于冷原子束，得到第一荧光信号和第二荧光信号，第一荧光信号是第一原子跃迁到激发态能级后回落至第一能级产生的，第二荧光信号是将第二原子泵浦至第一能级后，由第一能级跃迁至激发态能级再回落至第一能级产生的；根据第一荧光信号和第二荧光信号计算冷原子束的原子跃迁概率信号；根据原子跃迁概率信号对晶体振荡器的输出频率进行控制。本申请实施例提供的冷原子束的原子频标检测方法及系统，可以提高冷原子束的原子频标性能。

技术领域

本发明涉及原子频标技术领域，特别是涉及一种冷原子束的原子频标检测方法及系统。

背景技术

冷原子束的原子频标包括：检测冷原子束的荧光信号，并将该荧光信号作为纠偏信号发送给晶体振荡器，从而对晶体振荡器的频率进行控制，其中，被检测的冷原子束是经过态制备和分离振荡场作用的。在冷原子束频标过程中，纠偏信号会影响晶体振荡器输出频率的稳定性。

现有的冷原子束的原子频标检测方法是通过一束探测激光将激光频率锁定在原子的一个跃迁能级，以激发该能级上的原子产生荧光信号，并将该荧光信号作为纠偏信号来对晶体振荡器的输出频率进行控制，以实现晶体振荡器的稳定输出。

然而，由于荧光信号会受到激光频率、激光光强和原子束流通量变化等的影响而导致荧光信号的幅值波动，并带来信号噪声，从而影响荧光信号的信噪比，进而会影响晶体振荡器的输出频率的稳定性和冷原子束的原子频标性能。

发明内容

基于此，本申请实施例提供了的冷原子束的原子频标检测方法及系统，可以提高冷原子束的原子频标性能。

第一方面，提供了冷原子束的原子频标检测方法，该方法包括：

生成冷原子束，冷原子束是经过态制备和分离振荡场作用的，冷原子束中包括处于第一能级的第一原子和处于第二能级的第二原子，第一能级高于第二能级；

利用检测激光作用于冷原子束，得到第一荧光信号和第二荧光信号，第一荧光信号是第一原子跃迁到激发态能级后回落至第一能级产生的，第二荧光信号是将第二原子泵浦至第一能级后，由第一能级跃迁至激发态能级再回落至第一能级产生的；

根据第一荧光信号和第二荧光信号计算冷原子束的原子跃迁概率信号；

根据原子跃迁概率信号对晶体振荡器的输出频率进行控制。

在其中一个实施例中，检测激光包括探测激光和泵浦激光，利用检测激光作用于冷原子束，得到第一荧光信号和第二荧光信号，包括：

利用探测激光作用于冷原子束，以使第一原子跃迁到激发态能级后从激发态能级回落至第一能级，并使第一原子从冷原子束中偏移，得到第一荧光信号以及中间冷原子束；

利用泵浦激光作用于中间冷原子束，以使第二原子泵浦到第一能级；

利用探测激光作用于中间冷原子束，以使第二原子从所述第一能级再跃迁至激发态能级，并从激发态能级回落至第一能级产生第二荧光信号。

在其中一个实施例中，根据第一荧光信号和第二荧光信号计算冷原子束的原子跃迁概率信号，包括：

根据第一荧光信号的幅值和第二荧光信号的幅值计算冷原子束的原子跃迁概率信号。

第二方面，提供了一种冷原子束的原子频标系统，该系统包括：

冷原子束源，用于产生冷原子束，冷原子束是经过态制备和分离振荡场作用的，冷原子束中包括处于第一能级的第一原子和处于第二能级的第二原子，第一能级高于第二能级；