用于消除光頻移的設(shè)備、方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于消除光頻移的設(shè)備、方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在實際的銣原子頻標(biāo)中，抽運光并不是單色光，而是具有一定線寬和線型函數(shù)的多條光譜線的疊加。抽運光光譜線型函數(shù)范圍內(nèi)有一部分頻率分量產(chǎn)生正光頻移，另一部分頻率分量產(chǎn)生負(fù)光頻移。這種非單色光引起的O — O躍迀的頻移是許多個單色光引起的頻移的疊加。因此，對銣原子頻標(biāo)來講，保持抽運光的光譜線型及光強不變，對減小光頻移對頻標(biāo)老化漂移的影響是很重要的。鑒于此，如何提出一種消除光頻移的系統(tǒng)，是本發(fā)明繼續(xù)解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種用于消除光頻移的設(shè)備、方法及裝置，解決了或部分解決了現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題。
[0004]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于消除光頻移的設(shè)備，包括:光譜燈，用于產(chǎn)生抽運光;諧振腔，置于所述抽運光的光路中，以接收所述抽運光;濾光片，固定于所述光譜燈和所述諧振腔之間，以使所述濾光片對所述光路中的抽運光進行濾光處理;集成濾光共振泡和光電池，所述集成濾光共振泡和所述光電池均置于所述諧振腔中；微波探尋信號產(chǎn)生電路，與所述諧振腔連接;微處理器，分別與所述光譜燈、所述光電池和所述微波探尋信號產(chǎn)生電路連接。
[0005]可選的，還包括:第一恒溫控制模塊，所述第一恒溫控制模塊與所述光譜燈連接。
[0006]可選的，還包括:第二恒溫控制模塊，所述第二恒溫控制模塊與所述集成濾光共振泡連接。
[0007]依據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于消除光頻移的方法，應(yīng)用于抽運光，其中，在一個抽運光通過集成濾光共振泡時，所述集成濾光共振泡中的銣原子被集中到F = 2的五個子能級上，所述方法包括:通過用兩個相干的有一定時間間隔的微波脈沖作用在所述銣原子上，使微波頻率等于所述銣原子基態(tài)0-0躍迀的頻率;在第二個微波脈沖作用時，點亮光譜燈，在保持微波脈沖作用基礎(chǔ)上，通過微處理器進行取樣光檢測;關(guān)閉微波脈沖和光譜燈，并把量子糾偏信息傳遞給微波探詢信號產(chǎn)生電路，完成整機的伺服。
[0008]可選的:在一個抽運光通過所述集成濾光共振泡之前，使用濾光片對所述抽運光進行濾光。
[0009]可選的:所述光譜燈的激勵方式采用方波電壓激勵方式。
[0010]依據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種用于消除光頻移的裝置，應(yīng)用于抽運光，其中，在一個抽運光通過集成濾光共振泡時，所述集成濾光共振泡中的銣原子被集中到F = 2的五個子能級上，所述裝置包括:第一模塊，被配置為通過用兩個相干的有一定時間間隔的微波脈沖作用在所述銣原子上，使微波頻率等于所述銣原子基態(tài)0-0躍迀的頻率;第二模塊，被配置為在第二個微波脈沖作用時，點亮光譜燈，在保持微波脈沖作用基礎(chǔ)上，通過微處理器進行取樣光檢測;第三模塊，被配置為關(guān)閉微波脈沖和光譜燈，并把量子糾偏信息傳遞給微波探詢信號產(chǎn)生電路，完成整機的伺服。
[0011]有益效果:
[0012]本發(fā)明提供的一種用于消除光頻移的設(shè)備，通過將諧振腔置于所述抽運光的光路中，以接收所述抽運光;且濾光片固定于所述光譜燈和所述諧振腔之間，以使所述濾光片對所述光路中的抽運光進行濾光處理；同時，所述集成濾光共振泡和所述光電池均置于所述諧振腔中；微波探尋信號產(chǎn)生電路，與所述諧振腔連接;微處理器，分別與所述光譜燈、所述光電池和所述微波探尋信號產(chǎn)生電路連接。有效的實現(xiàn)了對光頻移的消除，具有結(jié)構(gòu)簡單適用性廣的特點。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本發(fā)明實施例提供的用于消除光頻移的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明實施例提供的用于消除光頻移的方法的流程示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明實施例提供的用于消除光頻移的裝置的流程示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明實施例中集成濾光共振泡溫度與差頻的線性關(guān)系示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明實施例中時序過程示意圖；
[0019]圖6為本發(fā)明實施例中脈沖抽運光產(chǎn)生原理示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍；其中本實施中所涉及的“和/或”關(guān)鍵詞，表示和、或兩種情況，換句話說，本發(fā)明實施例所提及的A和/SB，表示了 A和B、A或B兩種情況，描述了 A與B所存在的三種狀態(tài)，如A和/或B，表示:只包括A不包括B;只包括B不包括A;包括A與B。
[0021]同時，本發(fā)明實施例中，當(dāng)組件被稱為“固定于”另一個組件，它可以直接在另一個組件上或者也可以存在居中組件。當(dāng)一個組件被認(rèn)為是“連接”另一個組件，它可以是直接連接到另一個組件或者可能同時存在居中組件。當(dāng)一個組件被認(rèn)為是“設(shè)置于”另一個組件，它可以是直接設(shè)置在另一個組件上或者可能同時存在居中組件。本發(fā)明實施例中所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明目的，并不是旨在限制本發(fā)明。
[0022]請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供了一種用于消除光頻移的設(shè)備，包括:光譜燈101，用于產(chǎn)生抽運光;諧振腔102，置于所述抽運光的光路中，以接收所述抽運光;濾光片103，固定于所述光譜燈101和所述諧振腔102之間，以使所述濾光片103對所述光路中的抽運光進行濾光處理;集成濾光共振泡104和光電池105，所述集成濾光共振泡104和所述光電池105均置于所述諧振腔102中；微波探尋信號產(chǎn)生電路106，與所述諧振腔102連接;微處理器107，分別與所述光譜燈101、所述光電池105和所述微波探尋信號產(chǎn)生電路106連接。
[0023]具體而言，一臺調(diào)整好的銣原子頻標(biāo)，其量子物理部分的光頻移可以調(diào)到零，這樣它的頻率對抽運光強的微小變化就不敏感了。但是，實際上光頻移的大小不但與照射到吸收泡上的抽運光強成正比，而且與照射到吸收泡上的抽運光光譜線的線形函數(shù)關(guān)系非常密切:抽運光光譜線線形函數(shù)范圍內(nèi)有一部分頻率分量產(chǎn)生正光頻移，另一部分頻率分量產(chǎn)生負(fù)光頻移。所謂調(diào)整到零光頻移，實際上僅僅意味著抽運光光譜線形函數(shù)范圍內(nèi)的各部分頻率分量引起的光頻移的總和為零。所以總光頻移為零實際上是正和負(fù)兩個大光頻移量相加的結(jié)果。
[0024]在這種條件下，如果抽運光光強發(fā)生變化而光譜線的線形函數(shù)不發(fā)生變化，則仍可保持光頻移為零，但如果光譜線的線形函數(shù)發(fā)生微小的變化，很容易導(dǎo)致總光頻移不為零。而銣光譜燈在長期工作中，不擔(dān)抽運光光強會發(fā)生微小的變化，而且抽運光光譜線形函數(shù)也會發(fā)生微小的變化。光譜燈在長期的工作中，由于其工作狀態(tài)的變化，燈泡內(nèi)部87Rb的消耗等因素，光強發(fā)生變化，影響頻標(biāo)的穩(wěn)定性指標(biāo)。通過實驗，可找到整機輸出頻率對光強不敏感的參數(shù)點。我們將光強的選擇與集成濾光共振泡的溫度選擇結(jié)合在一起考慮，選擇適當(dāng)?shù)呐轀厥构忸l移減到最小。實驗時選擇不同的光強下，通過改變集成濾光共振泡的溫度，測量整機頻率的輸出，得到我們需要的零光強頻移泡溫。
[0025]在本發(fā)明實施例中，請繼續(xù)參閱圖4所示，其中，橫坐標(biāo)為集成濾光共振泡的溫度，縱坐標(biāo)為差頻值。從圖中可以看出，當(dāng)集成濾光共振泡溫度選擇在T = TO時整機輸出頻率與譜燈光強I無關(guān)，TO即零光強頻移的泡溫。準(zhǔn)確地說，改變光強所測得的整機頻率曲線不可能完全交于一點，往往是交于一個小的三角形區(qū)域，因此并不能完全消除光頻移對穩(wěn)定度的影響。在選擇了最佳的集成濾光共振泡溫度的情況下，光強對頻率的影響可以做到I X10-12/1%，即光強變化1%，則引起頻率的變化為I X 10-12。當(dāng)然對于不同的銣鐘系統(tǒng)，光強對頻率的影響程度有所不同，對于工作在不同狀態(tài)的同一系統(tǒng)也會有所不同。由圖4可知，對于大小不同、光譜線型相同的抽運光，腔溫的變化引起的差頻值變化是不一樣的，在圖中70%光強曲線的斜率要比100%光強曲線的斜率小，即對于70%光強，當(dāng)腔溫變化時引起的頻移要比100%光強時小。假如光強的選擇再進一步減小(如50 %光強，30%光強...)，照圖中的趨勢，會得到更佳