[发明专利]一种CPT原子钟控制方法

摘要

本发明公开一种CPT原子钟控制方法，由一种CPT原子钟控制系统执行，系统包括激光器、物理系统、微波频率控制模块、激光频率控制模块、温度控制模块、信号检测模块、磁场控制模块和控制芯片，包括步骤：初始化所述控制芯片、激光器、物理系统和各控制模块；所述激光器和物理系统的温度控制；扫描激光频率并检测激光共振信号；调节激光调制信号的相位；扫描微波频率并检测微波共振信号；锁定微波频率并检测是否失锁，循环检测判断所述微波频率和所述激光频率是否失锁。

主权项

一种CPT原子钟控制方法，其特征在于，由一种CPT原子钟控制系统执行，系统包括激光器、物理系统、微波频率控制模块、激光频率控制模块、温度控制模块、信号检测模块、磁场控制模块和控制芯片，其中所述控制芯片通过所述温度控制模块检测所述激光器和所述物理系统的温度并进行调节，对所述温度控制模块进行PID控制，用于产生满足原子钟工作的恒定温度；所述控制芯片通过控制所述微波频率控制模块产生3.4GHz的微波信号；所述控制芯片通过控制所述激光频率控制模块产生加载到激光器上的电压；所述磁场控制模块产生用于满足原子钟工作的恒定磁场；所述激光器出射的激光入射到所述物理系统中；所述物理系统将入射的激光转换为激光共振光谱信号，并将该激光共振光谱信号进行光电转换后传递到所述信号检测模块；所述信号检测模块将所述光电转换后的信号进行放大和滤波，得到激光直流信号和CPT信号并发送给控制芯片；所述控制芯片根据接收到的用于反馈控制的所述激光直流信号和CPT信号，调整加载在所述微波频率控制模块和所述激光频率控制模块上的电压，改变激光的出射波长，用于满足原子钟系统的稳定运行；包括步骤：S101：初始化，用于初始化所述控制芯片、激光器、物理系统和各控制模块；S103：所述激光器和物理系统的温度控制；S105：扫描激光频率并检测激光共振信号，若收到解调激光信号但未调节过相位则转到步骤S107；若收到解调的激光信号且已调节过相位则转到步骤S109；若没有收到解调信号则继续进行扫描；S107：调节激光调制信号的相位，用于改变加载在激光器上的调制方波与数字解调的方波之间的相位关系，测量不同相位对应的解调信号强度，并记录解调信号最大时的相位，设置激光调制的相位并转到步骤S105；S109：扫描微波频率并检测微波共振信号，若检测到所述微波共振信号则转到步骤S111，否则继续扫描微波频率及检测微波共振信号；S111：锁定微波频率并检测是否失锁，利用PID算法对微波频率进行锁定，通过接收所述微波共振解调信号判断反馈参数值来判断所述微波频率是否失锁，若是则转到步骤S109；否则通过接收所述激光共振解调信号判断反馈参数值来判断所述激光频率是否失锁，若是转到步骤S105，否则循环检测判断。