一种物理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种物理系统，属于原子钟领域。所述物理系统包括磁屏结构，设置在所述磁屏结构中的光源、滤光泡、共振吸收腔、光电探测器、微处理芯片、微波源和C场线圈；所述光源，用于由87Rb原子辐射出87Rb抽运光；所述滤光泡内充有85Rb原子，用于对87Rb抽运光进行滤光；所述C场线圈采用双层线圈绕制方式绕制在所述共振吸收腔外部；所述共振吸收腔内充有87Rb原子，在经滤光后的87Rb抽运光的作用下进行共振跃迁；所述光电探测器，用于对经过所述共振吸收腔后的87Rb抽运光进行检测；所述微处理芯片，用于确定剩余磁场信息；将所述剩余磁场信息输出至原子频标的伺服电路，以使所述伺服电路根据所述剩余磁场信息对纠偏信号进行调整。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及原子钟领域，特别涉及一种物理系统。
技术介绍
被动型原子钟作为高稳定、高精度的时间同步源，正被广泛应用于航天、通讯等众多领域。现有的被动型原子钟主要包括压控晶振、隔离放大器、倍混频模块、物理系统、综合模块以及伺服电路等部分。其中，物理系统提供一个频率稳定、线宽较窄的原子共振吸收线，原子钟正是通过将压控晶振的输出频率锁定在原子共振吸收峰上而获得高稳频率输出的。充制在物理系统中的元素原子平时能级是简并的，要想实现上述应用功能，需要给整个系统施加相应的磁场，称之为C场。C场线圈的作用是产生一个和微波磁场方向相平行的弱静磁场，使原子基态超精细结构发生塞曼分裂，并为原子跃迁提供量子化轴。但由于物理系统本身会受到各种形式的干扰，它们通过闭合线路电磁交换形式，产生一定量的剩余磁场，剩余磁场的存在大大影响了原子钟整机性能。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本技术实施例提供了一种物理系统。所述技术方案如下：本技术实施例提供了一种物理系统，所述物理系统包括磁屏结构，设置在所述磁屏结构中的光源、滤光泡、共振吸收腔、光电探测器、微处理芯片、微波源和C场线圈；所述光源，由87Rb原子辐射出87Rb抽运光；所述滤光泡内充有85Rb原子，对所述87Rb抽运光进行滤光，过滤掉所述87Rb抽运光中两个超精细结构成分中的一个；所述微波源，为所述共振吸收腔中87Rb原子共振跃迁提供激励信号；所述C场线圈采用双层线圈绕制方式绕制在所述共振吸收腔外部，为所述共振吸收腔提供原子分裂及量子化轴所需要的磁场；所述共振吸收腔内充有87Rb原子，在经滤光后的87Rb抽运光的作用下进行共振跃迁；所述光电探测器，对经过所述共振吸收腔后的87Rb抽运光进行检测；所述微处理芯片，控制所述C场线圈所通电流的正负；在所述C场线圈电流为正时，控制所述微波源进行扫频输出，根据所述微波源输出频率与所述光电探测器检测到的电压值的对应关系拟合第一吸收谱线；在所述C场线圈电流为负时，控制所述微波源进行扫频输出，根据所述微波源输出频率与所述光电探测器检测到的电压值的对应关系拟合第二吸收谱线；根据所述第一吸收谱线和所述第二吸收谱线确定剩余磁场信息；将所述剩余磁场信息输出至原子频标的伺服电路，以使所述伺服电路根据所述剩余磁场信息对纠偏信号进行调整；所述滤光泡、所述共振吸收腔、所述光电探测器依次设于所述光源提供的87Rb抽运光的前进路径上，所述微处理芯片分别与所述光电探测器、所述微波源所述、所述C场线圈及所述伺服电路电连接。在本技术实施例的一种实现方式中，所述光源为充有87Rb气体的光谱灯。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述光谱灯包括无极放电灯，所述无极放电灯包括：充有87Rb的小玻璃泡和带有功率振荡器的线圈，所述小玻璃泡置于所述线圈中。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述光电探测器包括光电池。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述共振吸收腔包括微波腔和放置在所述微波腔内的87Rb吸收泡。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述C场线圈为漆包线线圈。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述物理系统还包括：设于所述共振吸收腔外部的恒温单元。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述共振吸收腔外壁上设有周向的凹槽，所述恒温单元为绕设在所述共振吸收腔外壁上的凹槽中的加热丝。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述加热丝采用双线拧麻花的绕线方式绕设在所述凹槽中。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述共振吸收腔包括腔盖，所述物理系统还包括：设于所述共振吸收腔的腔盖上热敏电阻。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：一方面在物理系统外加设磁屏结构，以对物理系统周围的地磁大小进行屏蔽，同时通过采用双层线圈绕制方式绕制C场线圈，对物理系统中电路等产生的杂散磁场进行抵消，上述两种方式大大减小了物理系统中的剩余磁场；另一方面，将剩余磁场计算出来发送给伺服电路，以使伺服电路根据剩余磁场信息对纠偏信号进行调整，进一步消除了剩余磁场的影响。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的一种物理系统的结构示意图；图2是本技术实施例提供的C场线圈绕制示意图；图3是本技术实施例提供的吸收谱线示意图；图4是本技术实施例提供的共振吸收腔的结构示意图；图5是本技术实施例提供的加热丝绕线示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。图1是本技术实施例提供的一种物理系统的结构示意图，参见图1，物理系统包括磁屏结构100，设置在磁屏结构100中的光源101、滤光泡102、共振吸收腔103、光电探测器104、微处理芯片105、微波源106和C场线圈107。光源101，用于由87Rb原子辐射出87Rb抽运光。滤光泡102内充有85Rb原子，用于对87Rb抽运光进行滤光，过滤掉87Rb抽运光中两个超精细结构成分中的一个。微波源106，用于为共振吸收腔103中87Rb原子共振跃迁提供激励信号。C场线圈107采用双层线圈绕制方式绕制在共振吸收腔103外部(如图2所示)，用于为共振吸收腔103提供原子分裂及量子化轴所需要的磁场。共振吸收腔103内充有87Rb原子，用于在经滤光后的87Rb抽运光的作用下进行共振跃迁。光电探测器104，用于对经过共振吸收腔103后的87Rb抽运光进行检测。微处理芯片105，用于控制C场线圈107所通电流的正负；在C场线圈107电流为正时，控制微波源106进行扫频输出，根据微波源106输出频率与光电探测器104检测到的电压值的对应关系拟合第一吸收谱线；在C场线圈107电流为负时，控制微波源106进行扫频输出，根据微波源106输出频率与光电探测器104检测到的电压值的对应关系拟合第二吸收谱线；根据第一吸收谱线和第二吸收谱线确定剩余磁场信息；将剩余磁场信息输出至原子频标的伺服电路，以使伺服电路根据剩余磁场信息对纠偏信号进行调整。其中，滤光泡102、共振吸收腔103、光电探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物理系统，其特征在于，所述物理系统包括磁屏结构，设置在所述磁屏结构中的光源、滤光泡、共振吸收腔、光电探测器、微处理芯片、微波源和C场线圈；所述光源，由87Rb原子辐射出87Rb抽运光；所述滤光泡内充有85Rb原子，对所述87Rb抽运光进行滤光，过滤掉所述87Rb抽运光中两个超精细结构成分中的一个；所述微波源，为所述共振吸收腔中87Rb原子共振跃迁提供激励信号；所述C场线圈采用双层线圈绕制方式绕制在所述共振吸收腔外部，用于为所述共振吸收腔提供原子分裂及量子化轴所需要的磁场；所述共振吸收腔内充有87Rb原子，在经滤光后的87Rb抽运光的作用下进行共振跃迁；所述光电探测器，对经过所述共振吸收腔后的87Rb抽运光进行检测；所述微处理芯片，控制所述C场线圈所通电流的正负；在所述C场线圈电流为正时，控制所述微波源进行扫频输出，根据所述微波源输出频率与所述光电探测器检测到的电压值的对应关系拟合第一吸收谱线；在所述C场线圈电流为负时，控制所述微波源进行扫频输出，根据所述微波源输出频率与所述光电探测器检测到的电压值的对应关系拟合第二吸收谱线；根据所述第一吸收谱线和所述第二吸收谱线确定剩余磁场信息；将所述剩余磁场信息输出至原子频标的伺服电路，以使所述伺服电路根据所述剩余磁场信息对纠偏信号进行调整；所述滤光泡、所述共振吸收腔、所述光电探测器依次设于所述光源提供的87Rb抽运光的前进路径上，所述微处理芯片分别与所述光电探测器、所述微波源所述、所述C场线圈及所述伺服电路电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种物理系统，其特征在于，所述物理系统包括磁屏结构，设置在所述
磁屏结构中的光源、滤光泡、共振吸收腔、光电探测器、微处理芯片、微波源
和C场线圈；
所述光源，由87Rb原子辐射出87Rb抽运光；
所述滤光泡内充有85Rb原子，对所述87Rb抽运光进行滤光，过滤掉所述87Rb
抽运光中两个超精细结构成分中的一个；
所述微波源，为所述共振吸收腔中87Rb原子共振跃迁提供激励信号；
所述C场线圈采用双层线圈绕制方式绕制在所述共振吸收腔外部，用于为
所述共振吸收腔提供原子分裂及量子化轴所需要的磁场；
所述共振吸收腔内充有87Rb原子，在经滤光后的87Rb抽运光的作用下进行
共振跃迁；
所述光电探测器，对经过所述共振吸收腔后的87Rb抽运光进行检测；
所述微处理芯片，控制所述C场线圈所通电流的正负；在所述C场线圈电
流为正时，控制所述微波源进行扫频输出，根据所述微波源输出频率与所述光
电探测器检测到的电压值的对应关系拟合第一吸收谱线；在所述C场线圈电流
为负时，控制所述微波源进行扫频输出，根据所述微波源输出频率与所述光电
探测器检测到的电压值的对应关系拟合第二吸收谱线；根据所述第一吸收谱线
和所述第二吸收谱线确定剩余磁场信息；将所述剩余磁场信息输出至原子频标
的伺服电路，以使所述伺服电路根据所述剩余磁场信息对纠偏信号进行调整；
所述滤光泡、所述共振吸收腔、所述光电探测器依次设于所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷海东，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42