锶光钟系统磁光阱原子数稳定电路技术方案

一种锶光钟系统磁光阱原子数稳定电路,具有：实时监测原子数目的原子数监测电路，该电路的输入端接光电倍增管的输出端、输出端接反馈输出电路和示波器；参数设定电路，该电路的输入端接外部控制信号和内/外部控制转换TTL、输出端接反馈输出电路；反馈输出电路，该电路的输入端接反馈控制TTL、输出端接重泵浦光信号源；本实用新型专利技术设计合理、结构简单、成本低廉、稳定性好，可推广应用到磁光阱制备冷原子数目稳定控制领域。

A stable circuit for the number of magneto optic well atoms in the strontium clock system

A SR clock system magneto optical well atomic number stabilization circuit, which has a real-time monitoring of atomic number monitoring circuits. The input end of the circuit is connected to the output end of the photomultiplier, the output circuit and the oscilloscope, and the parameter setting circuit, the input end of the circuit is connected with the external control signal and the internal / external control conversion. TTL, output terminal feedback output circuit, feedback output circuit, input end of the circuit, feedback control TTL, output end heavy pump light source, the utility model is reasonable in design, simple in structure, low in cost and good in stability, and can be applied to the field of stable control of the number of cold atoms prepared by magnetic optical trap.

【技术实现步骤摘要】
锶光钟系统磁光阱原子数稳定电路
本技术属于电路控制设备及装置
，具体涉及到一种可用作稳定锶光钟系统一级冷却磁光阱对应原子数的集成控制模块。
技术介绍
光钟是目前公认的最具有发展潜力的原子钟，理论上预期光钟的频率不确定度可达10-18，有望成为国际新一代时间频率基准。基于囚禁中性原子的光晶格钟具有更多的原子数目，有利于提高原子谱线的信噪比,且由于使用“魔术”波长来构成光晶格，能使得原子钟跃迁的基态和激发态的Stark频移相同,最终使原子钟跃迁频率保持精确不变。在光钟的研制中，对于冷原子样品的制备很关键，由于稳频激光最终要锁定至原子跃迁谱线上，因此它的谱线质量要非常好，也即要求我们冷却的原子样品温度尽量低且数目足够多，最终对钟整体性能起到很大提高作用。因此锶光钟系统对磁光阱制备得到的原子数目要求很高，然而在实际的实验中，由于施加在原子炉上的温度有一定的波动、激光器的波长和功率也会小幅度的改变，我们通过磁光阱制备得到的锶原子数目会发生一定的波动。但实验系统中我们要求制备尽可能多并且数目尽可能稳定的原子，以此来提高后期实验钟跃迁扫描的信噪比以及系统稳定度。
技术实现思路
本技术所需要解决的技术问题在于克服上述不足，提供一种合理、结构简单、控制方便、高效的锶光钟系统磁光阱原子数稳定电路。解决上述技术问题采用的技术方案是具有：实时监测原子数目的原子数监测电路，该电路的输入端接光电倍增管的输出端、输出端接反馈输出电路和示波器；参数设定电路，该电路的输入端接外部控制信号和内/外部控制转换TTL、输出端接反馈输出电路；反馈输出电路，该电路的输入端接反馈控制TTL、输出端接重泵浦光信号源。本技术的参数设定电路为：单刀双掷开关K1的第一输入端接滑线变阻器R1的滑动端、第二输入端输入外部控制信号、第三输入端输入内/外控制转换TTL、输出端通过电阻R3接运算放大器U1的正相输入端，运算放大器U1的正相输入端接电容C1的一端并通过电阻R4和电阻R5接运算放大器U2的正相输入端、反相输入端接地、输出端接电容C1的另一端并通过电阻R5接运算放大器U2的正相输入端，运算放大器U2的正相输入端通过电阻R6接反馈输出电路、反相输入端接地、输出端接反馈输出电路，滑线变阻器R1的一固定端接5V电源的正极、另一固定端通过电阻R2接地；单刀双掷开关K1的型号为ADG419，运算放大器U1、运算放大器U2的型号为TL082。本技术的原子数监测电路为：运算放大器U5的正相输入端接电容C2的一端并通过电阻R12和电阻R15接反馈输入电路、反相输入端接地，运算放大器U5的正相输入端通过电阻R11接滑线变阻器R10的滑动端和通过电阻R8接光电倍增管的输出端、输出端通过电阻R15接反馈输出电路并通过电阻R13接运算放大器U6的正相输入端和电容C2的另一端，运算放大器U6的正相输入端接电容C3的一端并通过电阻R14接运算放大器U6的输出端、反向输入端接地、输出端接示波器，滑线变阻器R10的一固定端通过电阻R9接5V电源的正极、另一固定端接地；运算放大器U5和运算放大器U6的型号为TL082。本技术的反馈输出电路为：运算放大器U3的正相输入端通过电阻R7接运算放大器U2的输出端并通过电阻R16和电阻R17接运算放大器U4的正相输入端、反向输入端接地、输出端通过电阻R17接运算放大器U4的正相输入端。运算放大器U4的正相输入端接滑线变阻器R18的一固定端、反向输入端接地、输出端接滑线变阻器R18的另一固定端，运算放大器U7的正相输入端通过电阻R19接滑线变阻器R18的滑动端和电容C4的另一端、反向输入端接地、输出端接电容C4的另一端并通过电阻R20接运算放大器U8的正相输入端，运算放大器U8的正相输入端通过电阻R21接二极管D1的正极、反向输入端接地、输出端接二极管D1的正极，二极管D1的负极接单刀双掷开关K2的第一输入端，单刀双掷开关K2的第二输入端接反馈控制TTL、第三输入端接外部信号输入、输出端接重泵浦光信号源；运算放大器U3、运算放大器U4、运算放大器U7、运算放大器U8的型号为TL082，单刀双掷开关K2的型号为ADG419。由于本技术采用原子数监测电路、参数设定电路、反馈输出电路，原子数监测电路实时监测原子数目，原子数稳定电路工作时只需要调节参数设定电路的变阻器数值来设定最终实验中磁光阱制备得到的原子数目的多少，设定电路的信号和原子数检测电路中的信号共同输入比对电路，通过时序信号的控制将输出的反馈信号输入到锶光钟系统中的重泵浦光对应的信号源，以此控制打入磁光阱中的重泵浦激光的功率来控制制备得到的冷原子数目，提高锶光钟系统的稳定度与信噪比。本技术设计合理、结构简单、成本低廉、稳定性好，可推广应用到磁光阱制备冷原子数目稳定控制领域。附图说明图1是本技术的电气原理方框图。图2是本技术的电子线路原理图。图3是本技术实验测试波形图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术做进一步详细说明，但本技术不限于这些实施例。实施例1在图1中，本技术锶光钟系统磁光阱原子数稳定电路由原子数监测电路、参数设定电路、反馈输出电路连接构成，外部控制信号和内/外部控制转换TTL输入参数设定电路，参数设定电路的输出端接反馈输出电路，光电倍增管输出到原子数监测电路，原子数监测电路的输出端接示波器和反馈输出电路，反馈控制TTL输入到反馈输出电路，反馈输出电路输出到重泵浦光信号源。在图2中，本实施例的参数设定电路由滑线变阻器R1、电阻R2～电阻R6、单刀双掷开关K1、运算放大器U1、运算放大器U2、电容C1连接构成，单刀双掷开关K1的型号为ADG419，运算放大器U1、运算放大器U2的型号为TL082。单刀双掷开关K1的第一输入端接滑线变阻器R1的滑动端、第二输入端输入外部控制信号、第三输入端输入内/外控制转换TTL、输出端通过电阻R3接运算放大器U1的正相输入端，运算放大器U1的正相输入端接电容C1的一端并通过电阻R4和电阻R5接运算放大器U2的正相输入端、反相输入端接地、输出端接电容C1的另一端并通过电阻R5接运算放大器U2的正相输入端，运算放大器U2的正相输入端通过电阻R6接反馈输出电路、反相输入端接地、输出端接反馈输出电路，滑线变阻器R1的一固定端接5V电源的正极、另一固定端通过电阻R2接地。本实施例的单刀双掷开关K1是一款单芯片CMOS单刀双掷(SPDT)开关，采用增强型LCMOS工艺设计，具有低功耗、高开关速度、低导通电阻和低泄漏电流特性，实际电路中我们可以改变输入单刀双掷开关K1中的TTL信号来改变输入电路的通道，实现电路参数设定的内设定和外设定，当输入的VcontrolExt/IntTTLswitch信号为高电平，开关接入内部控制信号，我们可以通过改变滑线变阻器R1的阻值，设定参数的设置电压；当输入的VcontrolExt/IntTTLswitch信号为低电平，开关接入外部可控信号VcontrolEXT，从而直接实现参数的外部控制。运算放大器U1、运算放大器U2是一通用的J-FET双运算放大器，具有较低的输入偏置电压和偏置电流，输出设有短路保护，输入极设有较高的输入阻抗，内建频率补偿电路，具有较高的压摆率，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锶光钟系统磁光阱原子数稳定电路,其特征在于具有：实时监测原子数目的原子数监测电路，该电路的输入端接光电倍增管的输出端、输出端接反馈输出电路和示波器；参数设定电路，该电路的输入端接外部控制信号和内/外部控制转换TTL、输出端接反馈输出电路；反馈输出电路，该电路的输入端接反馈控制TTL、输出端接重泵浦光信号源。

【技术特征摘要】
1.一种锶光钟系统磁光阱原子数稳定电路,其特征在于具有：实时监测原子数目的原子数监测电路，该电路的输入端接光电倍增管的输出端、输出端接反馈输出电路和示波器；参数设定电路，该电路的输入端接外部控制信号和内/外部控制转换TTL、输出端接反馈输出电路；反馈输出电路，该电路的输入端接反馈控制TTL、输出端接重泵浦光信号源。2.根据权利要求1所述的锶光钟系统磁光阱原子数稳定电路，其特征在于所述的参数设定电路为：单刀双掷开关K1的第一输入端接滑线变阻器R1的滑动端、第二输入端输入外部控制信号、第三输入端输入内/外控制转换TTL、输出端通过电阻R3接运算放大器U1的正相输入端，运算放大器U1的正相输入端接电容C1的一端并通过电阻R4和电阻R5接运算放大器U2的正相输入端、反相输入端接地、输出端接电容C1的另一端并通过电阻R5接运算放大器U2的正相输入端，运算放大器U2的正相输入端通过电阻R6接反馈输出电路、反相输入端接地、输出端接反馈输出电路，滑线变阻器R1的一固定端接5V电源的正极、另一固定端通过电阻R2接地；单刀双掷开关K1的型号为ADG419，运算放大器U1、运算放大器U2的型号为TL082。3.根据权利要求1所述的锶光钟系统磁光阱原子数稳定电路，其特征在于所述的原子数监测电路为：运算放大器U5的正相输入端接电容C2的一端并通过电阻R12和电阻R15接反馈输入电路、反相输入端接地，运算放大器U5的正相输入端通过电阻R11接滑线变阻器R10的滑动端和通过电阻R8接光...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵芳婧，郭阳，王叶兵，常宏，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：新型
国别省市：陕西,61