【技术实现步骤摘要】
本专利技术技术涉及原子钟领域,尤其涉及一种被动型CPT原子钟物理系统装置,适用于小型和微型被动型CPT原子钟。
技术介绍
原子钟是一种精密时间计量仪器。汽泡式原子钟广泛应用于全球定位系统、通信、科学实验和军事方面。原子钟的汽泡包含碱金属原子和缓冲气体,并被加热到高于室温以产生碱金属原子蒸汽。缓冲气体为氮气、甲烷、氦气等不活泼气体或它们的混合气体,用来压窄谱线宽度、荧光淬灭、能级混杂等。碱金属原子为铯133、铷87或铷85,它们的基态超精细子能级之间的共振用来鉴定注入微波的频率。如图I所示,在弱磁场下,由于两mF = 0的能级(“0-0”能级)对磁场不敏感,因此常用它们之间的跃迁频率Vtltl作为原子钟鉴频频率。当微波频率扫过跃迁频率时,共振信号表现为探测光信号会出现一个凹陷或者凸起,利用本地振荡器产生注入微波,将此注入微波锁定到共振信号中凹陷或凸起所对应的中心跃迁频率上,就可得到精密的本地振荡器时钟信号输出。被动型汽泡式相干布居囚禁原子钟将注入微波调制到激光中,利用激光与原子作用的相干布居囚禁(Coherent Population Trapping,简称CPT)共振现象来鉴定微波频率。一定功率的微波通过电容和电感电路与直流混合,混合的电信号注入垂直腔表面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,简称VCSEL)来产生多边带光,该多边带光的基频受注入直流和激光器温度控制,相邻边带的频差等于微波频率,各边带光强度满足贝塞尔函数。CPT共振需其中两个边带激发,若为±1级边带光,则称为半宽调制激发;若为基频(0级 ...
【技术保护点】
一种被动型CPT原子钟物理系统装置,包括激光束发射装置,其特征在于:还包括透镜(10)、衰减片(11)、第一偏振分束器(12a)、第一λ/4波片(13a)、汽泡(14)、第二λ/4波片(13b)、第二偏振分束器(12b)、光电探测器(16)和反射装置,激光束发射装置发出的线偏振圆形发散激光束(19g)经过透镜(10)和衰减片(11)得到线偏振平行光束(19h),线偏振平行光束(19h)通过第一偏振分束器(12a)得到第一线偏振平行光束(19a),第一线偏振平行光束(19a)通过第一λ/4波片(13a)得到圆偏振平行光束(19b),圆偏振平行光束(19b)依次通过汽泡(14)和第二λ/4波片(13b)后得到第二线偏振平行光束(19c),第二线偏振平行光束(19c)经第二偏振分束器(12b)反射得到第一线偏振反射平行光束(19d),第一线偏振反射平行光束(19d)经反射装置反射之后得到第二线偏振反射平行光束(19f),第二线偏振反射平行光束(19f)经第一偏振分束器(12a)反射,反射后的第二线偏振反射平行光束(19f)与通过第一偏振分束器(12a)的第一线偏振平行光束(19a)合束,反射 ...
【技术特征摘要】
1.一种被动型CPT原子钟物理系统装置,包括激光束发射装置,其特征在于还包括透镜(10)、衰减片(11)、第一偏振分束器(12a)、第一 λ/4波片(13a)、汽泡(14)、第二 λ/4波片(13b)、第二偏振分束器(12b)、光电探测器(16)和反射装置,激光束发射装置发出的线偏振圆形发散激光束(19g)经过透镜(10)和衰减片(11)得到线偏振平行光束(19h),线偏振平行光束(19h)通过第一偏振分束器(12a)得到第一线偏振平行光束(19a),第一线偏振平行光束(19a)通过第一 λ/4波片(13a)得到圆偏振平行光束(19b),圆偏振平行光束(1%)依次通过汽泡(14)和第二 λ /4波片(13b)后得到第二线偏振平行光束(19c),第二线偏振平行光束(19c)经第二偏振分束器(12b)反射得到第一线偏振反射平行光束(19d),第一线偏振反射平行光束(19d)经反射装置反射之后得到第二线偏振反射平行光束(19f),第二线偏振反射平行光束(19f)经第一偏振分束器(12a)反射,反射后的第二线偏振反射平行光束(19f)与通过第一偏振分束器(12a)的第一线偏振平行光束(19a)合束,反射后的第二线偏振反射平行光束(19f)经第一 λ/4波片(13a)转变成与圆偏振平行光束(1%)偏振方向不同的圆偏振光,并再次通过汽泡(14)和第二 λ/4波片(13b)后转变为偏振方向和线偏振平行光(19h) —致的二次线偏振平行光,二次线偏振平行光透过第二偏振分束器(12b)输入到光电探测器(16)上,第一线偏振反射平行光束(19d)和线偏振平行光束(19h)的偏振方向垂直。2.根据权利要求I所述的一种被动型CPT原子钟物理系统装置,其特征在于所述的线偏振平行光束(19h)、第一线偏振平行光束(19a)、圆偏振平行光束(19b)和第二线偏振平行光束(19c)的光束中心均重合。3.根据权利要求I所述的一种被动型CPT原子钟物理系统装置,其特征在于所述的第一线偏振反射平行光束(19d)和第二线偏振反射平行光束(19f)的传播方向均垂直于线偏振平行光(19h)的方向。4.根据权利要求I所述的一种被动型CPT原子钟物理系统装置,其特征在于所述的反射装置包括第一 45°反射镜(15a)和第二 45°反射镜(15b),第一线偏振反射平行光束(19d)经第一45°反射镜(15a)反射得到第三线偏振反射平行光束(19e),第三线偏振反射平行光束(19e)经第二 4...
【专利技术属性】
技术研发人员:张奕,顾思洪,屈苏平,
申请(专利权)人:中国科学院武汉物理与数学研究所,
类型:发明
国别省市:
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