一种基于差分光探测的铷原子钟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于差分光探测的铷原子钟装置，包括铷光谱灯装置和光检信号发生装置；铷光谱灯装置包括铷光谱灯泡、振荡线圈和射频振荡电路板，铷光谱灯泡输出两路完全对称的光信号，两组振荡线圈对称缠绕在铷光谱灯泡的侧壁并与射频振荡电路板电连接；光检信号发生装置包括对称设置在铷光谱灯泡两端的第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置，第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置相同分别引出一路光检信号。本发明专利技术有利于降低光噪声，提高整机的短期频率稳定度指标，两路光信号经过完全对称的光学组件，通过对检测信号差分，削弱了光谱灯本底噪声及在探测器的散弹噪声；有利于降低温度波动影响，提高整机的长期频率稳定度指标。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差分光探测的铷原子钟装置
本专利技术属于原子钟
，具体涉及一种基于差分光探测的铷原子钟装置。
技术介绍
随着科技的发展，全球卫星定位系统、移动通信、雷达系统、交通控制系统、激光测距、电力调度等领域都需要更加稳定而精确的时间频率信号以实现可靠工作，传统的机械振荡器、晶体振荡器已经不能满足需要。原子频标以其极高的稳定度和准确度得到了越来越广泛的运用。然而铷原子频标的稳定度和准确度在很大程度上依赖于物理系统的特性，物理系统的原子跃迁信号的信噪比，是直接影响铷频标稳定度的关键因素。因此，提高物理系统信噪比，使铷原子频标性能指标进一步改善具有重要意义。降低系统光学噪声是提高原子鉴频信噪比的主要途径之一，而光学噪声则主要来源是铷原子光谱灯。铷原子光谱灯发出的光含有两种成分，一种是对原子跃迁信号有贡献的有效光成分，一种是无效光成分即为噪声。采用一定的技术手段降低光学噪声可有效提高物理系统的信噪比，进而改善整机的频率稳定度指标，最终有效提高产品的实际应用效果。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术目的在于提供一种基于差分光探测的铷原子钟装置。光谱灯双端面出光输出两路完全对称的光信号，两路光经过对称的光学组件，通过对两边探测器检测信号进行差分，滤去光谱灯的本底噪声及光在光探测器产生的散弹噪声。本专利技术所采用的技术方案为：一种基于差分光探测的铷原子钟装置，包括铷光谱灯装置和光检信号发生装置；所述铷光谱灯装置包括铷光谱灯泡、振荡线圈和射频振荡电路板，铷光谱灯泡输出两路完全对称的光信号，振荡线圈为两组并以铷光谱灯泡中部对称缠绕在铷光谱灯泡的侧壁，两组振荡线圈分别与射频振荡电路板电连接；所述光检信号发生装置包括对称设置在铷光谱灯泡两端的第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置，第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置相同；所述第一光检信号发生装置包括顺次设于铷光谱灯泡一端的第一光学透镜、第一滤光泡、第一吸收泡、第一窗口、第一光电池，以及容纳第一窗口和第一光电池的第一微波腔，第一吸收泡设于第一微波腔的侧壁，第一光学透镜靠近铷光谱灯泡；所述第二光检信号发生装置包括顺次设于铷光谱灯泡另一端的第二光学透镜、第二滤光泡、第二吸收泡、第二窗口、第二光电池，以及容纳第二窗口和第二光电池的第二微波腔，第二吸收泡设于第二微波腔的侧壁，第二光学透镜靠近铷光谱灯泡。本专利技术通过铷光谱灯泡两端出光输出两路完全对称的光信号，然后对两路光检信号进行差分，减小光谱灯本底噪声及在探测器的散弹噪声，提高铷原子频标光谱灯稳定度。作为优选地，所述第一光学透镜、第一滤光泡、第一吸收泡、第一窗口、第一光电池和第一微波腔与铷光谱灯泡同轴；所述第二光学透镜、第二滤光泡、第二吸收泡、第二窗口、第二光电池和第二微波腔与铷光谱灯泡同轴。作为优选地，所述铷光谱灯泡的侧壁中部设有尾管，尾管的中轴线与铷光谱灯泡的中轴线垂直，两组振荡线圈以尾管的中轴线对称设置。进一步地，所述第一光学透镜和尾管中轴线的距离与第二光学透镜和尾管中轴线的距离相等，第一滤光泡和尾管中轴线的距离与第二滤光泡和尾管中轴线的距离相等，第一吸收泡和尾管中轴线的距离与第二吸收泡和尾管中轴线的距离相等，第一窗口和尾管中轴线的距离与第二窗口和尾管中轴线的距离相等，第一光电池和尾管中轴线的距离与第二光电池和尾管中轴线的距离相等。使第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置的大小、形状和构造完全相同。进一步地，所述第一微波腔或第二微波腔馈入微波天线。进一步地，所述铷光谱灯泡内部充有启辉气体和铷87金属。铷87金属原子在启辉气体和通过振荡线圈馈入射频信号的激励下发光，为铷原子频标提供光源，铷光谱灯泡的两端出光输出两路完全对称的光信号。为了铷光谱灯泡两端的一致性，两组所述振荡线圈的匝数相同。为了铷光谱灯泡两端的一致性，所述第一滤光泡和第二滤光泡设有相同的充铷量和缓冲气体，第一吸收泡和第二吸收泡设有相同的充铷量和缓冲气体。进一步地，所述铷光谱灯泡、第一滤光泡、第二滤光泡、第一吸收泡和第二吸收泡均安装有加热装置由加热装置分别加热。进一步地，所述铷光谱灯泡、第一滤光泡、第二吸收泡、第一吸收泡和第二吸收泡均设有热敏电阻测温并设有控温电路对其进行温度一致性控制。使得温度波动对光学信号的干扰变小。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术有利于降低光噪声，提高整机的短期频率稳定度指标。通过铷光谱灯两端发光，经过完全对称的光学组件，通过对检测信号差分，削弱了光谱灯本底噪声及在探测器的散弹噪声。(2)本专利技术有利于降低温度波动影响，提高整机的长期频率稳定度指标。正常工作时，控温电路对光谱灯、滤光泡、吸收泡进行温度检测及同步控温，两端器件温度对应保持一致，使得温度波动对光学信号的干扰变小，具有很高的实用价值和推广价值。附图说明图1是本专利技术-实施例的结构示意图。图2是本专利技术-实施例铷光谱灯装置的剖面结构示意图。图中：1-第一微波腔；2-第一光电池；3-第一窗口；4-第一吸收泡；5-第一滤光泡；6-第一光学透镜；7-振荡线圈；8-铷光谱灯泡；9-第二光学透镜；10-第二滤光泡；11-第二吸收泡；12-第二窗口；13-第二光电池；14-第二微波腔；15-射频振荡电路板；16-非金属保温罩；17-屏蔽盒；18-射频振荡电路盒。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步阐述。实施例：如图1所示，本实施例的一种基于差分光探测的铷原子钟装置，包括铷光谱灯装置和光检信号发生装置。铷光谱灯装置包括铷光谱灯泡8、尾管、振荡线圈7和射频振荡电路板15，铷光谱灯泡8输出两路完全对称的光信号，尾管设于铷光谱灯泡8的侧壁中部且尾管的中轴线与铷光谱灯泡8的中轴线垂直，振荡线圈7为两组并以尾管的中轴线对称缠绕在铷光谱灯泡8的侧壁，两组振荡线圈7分别与射频振荡电路板15电连接。射频振荡电路板15上的射频振荡电路产生激励铷光谱灯泡8发光的射频信号，优选射频信号的频率在70MHz～150MHz范围内，功率在1.5M左右。缠绕在铷光谱灯泡8侧壁的振荡线圈7将射频振荡电路板15产生的射频信号馈入铷光谱灯泡8，激励铷光谱灯泡8发光。光检信号发生装置包括以铷光谱灯泡8为中心对称设置在铷光谱灯泡8两端的第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置。第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置的大小、形状和构造相同。第一光检信号发生装置包括顺次设于铷光谱灯泡8一端且与铷光谱灯泡8同轴的第一光学透镜6、第一滤光泡5、第一吸收泡4、第一窗口3、第一光电池2，以及容纳第一窗口3和第一光电池2的第一微波腔1，第一吸收泡4设于第一微波腔1的侧壁，第一光学透镜6靠近铷光谱灯泡8。第二光检信号发生装置包括顺次设于铷光谱灯泡8另一端且与铷光谱灯泡8同轴的第二光学透镜9、第二滤光泡10、第二吸收泡11、第二窗口12、第二光电池13，以及容纳第二窗口12和第二光电池13的第二微波腔14，第二吸收泡11设于第二微波腔14的侧壁，第二光学透镜9靠近铷光谱灯泡8。如图1所示，第一光学透镜6和尾管中轴线的距离与第二光学透镜9和尾管中轴线的距离相等，以此类推，第一滤光泡5和尾管中轴线的距离与第二滤光泡10和尾管中轴线的距离相等，第一吸收泡4和尾管中轴线的距离与第二吸收泡11和尾管中轴线的距离相等，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于差分光探测的铷原子钟装置，其特征在于：包括铷光谱灯装置和光检信号发生装置；所述铷光谱灯装置包括铷光谱灯泡(8)、振荡线圈(7)和射频振荡电路板(15)，铷光谱灯泡输出两路完全对称的光信号，振荡线圈为两组并以铷光谱灯泡中部对称缠绕在铷光谱灯泡的侧壁，两组振荡线圈分别与射频振荡电路板电连接；所述光检信号发生装置包括对称设置在铷光谱灯泡两端的第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置，第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置相同；所述第一光检信号发生装置包括顺次设于铷光谱灯泡一端的第一光学透镜(6)、第一滤光泡(5)、第一吸收泡(4)、第一窗口(3)、第一光电池(2)，以及容纳第一窗口和第一光电池的第一微波腔(1)，第一吸收泡设于第一微波腔的侧壁，第一光学透镜靠近铷光谱灯泡；所述第二光检信号发生装置包括顺次设于铷光谱灯泡另一端的第二光学透镜(9)、第二滤光泡(10)、第二吸收泡(11)、第二窗口(12)、第二光电池(13)，以及容纳第二窗口和第二光电池的第二微波腔(14)，第二吸收泡设于第二微波腔的侧壁，第二光学透镜靠近铷光谱灯泡。

【技术特征摘要】
1.一种基于差分光探测的铷原子钟装置，其特征在于：包括铷光谱灯装置和光检信号发生装置；所述铷光谱灯装置包括铷光谱灯泡(8)、振荡线圈(7)和射频振荡电路板(15)，铷光谱灯泡输出两路完全对称的光信号，振荡线圈为两组并以铷光谱灯泡中部对称缠绕在铷光谱灯泡的侧壁，两组振荡线圈分别与射频振荡电路板电连接；所述光检信号发生装置包括对称设置在铷光谱灯泡两端的第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置，第一光检信号发生装置和第二光检信号发生装置相同；所述第一光检信号发生装置包括顺次设于铷光谱灯泡一端的第一光学透镜(6)、第一滤光泡(5)、第一吸收泡(4)、第一窗口(3)、第一光电池(2)，以及容纳第一窗口和第一光电池的第一微波腔(1)，第一吸收泡设于第一微波腔的侧壁，第一光学透镜靠近铷光谱灯泡；所述第二光检信号发生装置包括顺次设于铷光谱灯泡另一端的第二光学透镜(9)、第二滤光泡(10)、第二吸收泡(11)、第二窗口(12)、第二光电池(13)，以及容纳第二窗口和第二光电池的第二微波腔(14)，第二吸收泡设于第二微波腔的侧壁，第二光学透镜靠近铷光谱灯泡。2.根据权利要求1所述的一种基于差分光探测的铷原子钟装置，其特征在于：所述第一光学透镜、第一滤光泡、第一吸收泡、第一窗口、第一光电池和第一微波腔与铷光谱灯泡同轴；所述第二光学透镜、第二滤光泡、第二吸收泡、第二窗口、第二光电池和第二微波腔与铷光谱灯泡同轴。3.根据权利要求1所述的一种基于差分光探测的铷原子钟装置，其特征在于：所述铷光谱灯泡的侧壁中部设有尾管，尾...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜润昌，杨林，闫泉喜，
申请(专利权)人：成都天奥电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51