基于微波-光频调制转移技术的铯微波原子钟及实现方法技术

本发明专利技术公布了一种基于微波‑光频调制转移技术的铯微波原子钟及实现方法，包括：铯原子真空系统、激光系统、光电信号探测系统、微波频率源、相位调制器和综合电路系统；微波频率源与相位调制器相连接；相位调制器与电路综合系统和铯原子真空系统相连接；光电信号探测系统连接电路综合系统，再连接微波频率源；应用原子介质钟微波与光频之间调制转移探测得到误差信号，得到用于晶体振荡器频率锁定的色散型误差信号。本发明专利技术具有钟跃迁谱线信噪比高的优势，直接获得色散型误差信号，无需外部锁相放大器调制解调，有效减小系统体积及复杂度，减小噪声干扰，实现钟激光频率的高精度锁定，极大提高原子钟的信噪比和稳定度。

Cesium microwave atomic clock based on microwave optical frequency modulation transfer technology and its implementation

【技术实现步骤摘要】
基于微波-光频调制转移技术的铯微波原子钟及实现方法
本专利技术属于时间频率标准
，涉及一种利用微波-光频调制转移技术实现高性能铯原子微波钟的方法及铯微波原子钟，通过钟跃迁谱线的信噪比大幅度提高微波原子钟的稳定度。
技术介绍
原子钟是以原子内部能级间的量子跃迁频率作为参考，通过将晶体振荡器或激光频率锁定至原子跃迁频率，输出标准频率信号的系统，具有非常高的频率准确度。作为一级时间频率标准，铯原子钟广泛用于地面守时授时、时间频率计量、电信网络时钟同步和卫星导航与定位等，是独立时间频率系统的核心设备。优质铯原子钟的应用涉及很多领域或行业，如军事、科研、计量、航空、航天、通讯、气象、资源、环境、大地测量等。为了实现高稳定度的铯原子钟，在保证微波跃迁谱线线宽的基础上，需要进一步地提高铯原子钟的信噪比。目前现有的实现铯原子钟的方案主要包括磁选态，磁选态光探测，光抽运光探测三种，其中，光探测基于拉比(Rabi)或拉姆塞(Ramsey)的探测方式得到钟跃迁谱线信号。但是，现有采用的铯原子钟的钟跃迁谱线信噪比相对较低，且反馈环路锁定精度不高，这都不利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微波-光频调制转移技术的铯微波原子钟，包括：铯原子真空系统、用于提供抽运和探测激光的激光系统、光电信号探测系统、微波频率源、相位调制器和综合电路系统；/n所述铯原子真空系统包括铯原子炉和微波谐振腔；/n所述激光系统包括激光频率稳定系统；/n所述光电信号探测系统用于探测激光信号得到微波共振谱线；/n所述微波频率源包括压控振荡器和频率综合器，用于产生与铯原子基态超精细能级跃迁共振的微波频率的微波信号；/n所述相位调制器用于对微波频率进行相位调制，采用正弦波对微波频率进行相位调制，加大调制频率；/n所述综合电路系统包括用于产生微波频率的扫描信号的扫描信号模块，用于通过相位解调及PID调节...

【技术特征摘要】
1.一种基于微波-光频调制转移技术的铯微波原子钟，包括：铯原子真空系统、用于提供抽运和探测激光的激光系统、光电信号探测系统、微波频率源、相位调制器和综合电路系统；
所述铯原子真空系统包括铯原子炉和微波谐振腔；
所述激光系统包括激光频率稳定系统；
所述光电信号探测系统用于探测激光信号得到微波共振谱线；
所述微波频率源包括压控振荡器和频率综合器，用于产生与铯原子基态超精细能级跃迁共振的微波频率的微波信号；
所述相位调制器用于对微波频率进行相位调制，采用正弦波对微波频率进行相位调制，加大调制频率；
所述综合电路系统包括用于产生微波频率的扫描信号的扫描信号模块，用于通过相位解调及PID调节方法提供误差信号的误差信号模块；通过高速伺服反馈电路控制压控振荡器的频率使得微波频率源始终保持与原子共振状态的伺服反馈模块；
所述微波频率源与相位调制器相连接；相位调制器与电路综合系统和铯原子真空系统相连接；激光系统产生的抽运光和探测光作用于从铯原子真空系统前后窗口出射的铯原子，随后由光电信号探测系统探测到共振谱线信号；光电信号探测系统连接电路综合系统，再连接微波频率源；
所述铯微波原子钟应用原子介质钟微波与光频之间调制转移探测得到误差信号，得到用于晶体振荡器频率锁定的色散型误差信号。


2.如权利要求1所述的铯微波原子钟，其特征是，所述激光系统为852nm激光系统。


3.如权利要求1所述的铯微波原子钟，其特征是，对微波频率源进行相位调制时，调制频率和钟跃迁谱线线宽在同一量级。


4.一种基于微波-光频调制转移探测的铯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈景标，潘多，刘天宇，
申请(专利权)人：浙江法拉第激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33