本申請涉及原子鐘，尤其涉及一種雙層氣室光頻原子鐘運行方法、光頻原子鐘及電子設備。

背景技術：

1、原子鐘是目前最精準和最穩(wěn)定的時頻測量工具，被廣泛應用于精密測量與計量科學、全球導航定位系統等基礎科學領域，其通過本地振蕩器產生振蕩信號，以原子躍遷頻率作為量子參考，通過伺服反饋電路即可將本地振蕩器頻率鎖定在原子躍遷譜線上。

2、光頻原子鐘所參考的躍遷頻率比微波原子鐘要高出4到5個數量級，預計的頻率穩(wěn)定度會比微波原子鐘更高，目前光頻原子鐘的穩(wěn)定度已經進入1e-19的量級。當前，常通過單層的原子氣室搭建光頻原子鐘，進而實現獲取原子的躍遷頻率。

3、然而，通過單層原子氣室搭建的光頻原子鐘，存在原子譜線漂移、頻率長期穩(wěn)定度難以提高的問題。

技術實現思路

1、本申請?zhí)峁┮环N雙層氣室光頻原子鐘運行方法、光頻原子鐘及電子設備，用以解決光頻原子鐘的原子譜線漂移、頻率長期穩(wěn)定度難以提高的問題。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N雙層氣室光頻原子鐘運行方法，應用于雙層氣室光頻原子鐘，所述雙層氣室光頻原子鐘包括激光器、雙層氣室、光電探測器，所述雙層氣室中存儲有原子，包括：控制所述激光器以第一參數向所述雙層氣室發(fā)射第一激光，其中，所述第一激光用于與所述雙層氣室中的所述原子發(fā)生非線性效應，以生成所述第一激光對應的第一調制探測光；通過所述光電探測器接收所述第一調制探測光，并將所述第一調制探測光轉換為初始電信號；根據所述初始電信號，控制所述激光器以第二參數發(fā)射第二激光，所述第二激光為基于所述初始電信號鎖定的穩(wěn)定頻率的激光，并基于所述第二激光，得到原子鐘時間頻率信息，所述原子鐘時間頻率信息表征所述雙層氣室光頻原子鐘輸出的所述原子的躍遷頻率。

3、在一種可能的實現方式中，所述雙層氣室包括內層氣室，所述方法還包括：獲取第一溫度信息，所述第一溫度信息表征所述內層氣室的實時溫度值；根據所述第一溫度信息和第二溫度信息，得到控制溫度信息，所述第二溫度信息表征對所述內層氣室預設的溫度變化范圍；根據所述控制溫度信息，控制所述內層氣室的溫度值在所述溫度變化范圍內。

4、在一種可能的實現方式中，所述雙層氣室光頻原子鐘還包括伺服反饋電路，所述根據所述初始電信號，控制所述激光器以第二參數發(fā)射第二激光，包括：根據所述初始電信號，控制所述伺服反饋電路輸出誤差信號，所述誤差信號為對所述初始電信號和參考信號進行混頻解調后的電信號，所述參考信號為與電光調制器的驅動信號頻率相同的電信號；根據所述誤差信號，控制所述激光器以第二參數發(fā)射第二激光。

5、在一種可能的實現方式中，所述伺服反饋電路包括低通濾波單元、放大單元、混頻單元和射頻單元；所述根據所述初始電信號，控制所述伺服反饋電路輸出誤差信號，包括：控制所述低通濾波單元對所述初始電信號進行過濾噪聲，得到降噪電信號；控制所述放大單元對所述降噪電信號進行放大，得到放大電信號；控制所述射頻單元和所述混頻單元對所述放大信號和所述參考信號進行混頻解調，得到所述誤差信號。

6、在一種可能的實現方式中，所述伺服反饋電路還包括比例積分微分控制單元，所述根據所述誤差信號，控制所述激光器以所述第二參數發(fā)射第二激光，包括：控制所述比例積分微分控制器根據所述誤差信號，得到控制信號，所述控制信號用于調整所述激光器的輸出頻率和/或輸出功率；控制所述激光發(fā)射器根據所述控制信號以所述第二參數發(fā)射第二激光

7、在一種可能的實現方式中，所述原子包括銫原子或銣原子。

8、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N雙層氣室光頻原子鐘，包括：激光器、雙層氣室、光電探測器，所述雙層氣室中存儲有原子；

9、所述雙層氣室光頻原子鐘用于實現如本申請實施例第一方面任一項所述的雙層氣室光頻原子鐘運行方法。

10、在一種可能的實現方式中，所述雙層氣室包括外層氣室、內層氣室和加熱單元；所述外層氣室設置有第一冷指，所述內層氣室設置有第二冷指，所述第一冷指用于抽氣以實現所述外層氣室內部的真空環(huán)境，所述第二冷指用于向所述內層氣室放置原子；所述內層氣室和所述加熱單元設置于所述外層氣室的內部；所述加熱單元設置于所述內層氣室的外側；所述加熱單元包括基座、加熱絲和溫度傳感器；所述加熱絲通過所述基座的第一凹槽結構內嵌固定于基座中；所述溫度傳感器通過所述基座的第二凹槽結構內嵌固定于基座中。

11、在一種可能的實現方式中，所述加熱單元設置于所述內層氣室的外側，包括：通過至少一個矩形框，將所述加熱單元固定在所述內層氣室的外側。

12、第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N電子設備，包括：處理器，以及與所述處理器通信連接的存儲器；

13、所述存儲器存儲計算機執(zhí)行指令；

14、所述處理器執(zhí)行所述存儲器存儲的計算機執(zhí)行指令，以實現如本申請實施例第一方面任一項所述的雙層氣室光頻原子鐘運行方法。

15、第四方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質中存儲有計算機執(zhí)行指令，所述計算機執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時用于實現如本申請實施例第一方面任一項所述的雙層氣室光頻原子鐘運行方法。

16、根據本申請實施例的第五方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計算機程序產品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現如上第一方面任一項所述的雙層氣室光頻原子鐘運行方法。

17、本申請?zhí)峁┑碾p層氣室光頻原子鐘運行方法、光頻原子鐘及電子設備，應用于雙層氣室光頻原子鐘，所述雙層氣室光頻原子鐘包括激光器、雙層氣室、光電探測器，所述雙層氣室中存儲有原子；通過控制所述激光器以第一參數向所述雙層氣室發(fā)射第一激光，其中，所述第一激光用于與所述雙層氣室中的所述原子發(fā)生非線性效應，以生成所述第一激光對應的第一調制探測光；通過所述光電探測器接收所述第一調制探測光，并將所述第一調制探測光轉換為初始電信號；根據所述初始電信號，控制所述激光器以第二參數發(fā)射第二激光，所述第二激光為基于所述初始電信號鎖定的穩(wěn)定頻率的激光，并基于所述第二激光，得到原子鐘時間頻率信息，所述原子鐘時間頻率信息表征所述雙層氣室光頻原子鐘輸出的所述原子的躍遷頻率。通過控制激光器按照第一參數發(fā)射激光得到初始電信號，進而對第一參數進行處理，得到第二參數，第二參數相當于對第一參數做了優(yōu)化，進而控制激光器按照第二參數發(fā)射第二激光即得到雙層氣室光頻原子鐘輸出的時間頻率信息，解決了光頻原子鐘的原子譜線漂移、頻率長期穩(wěn)定度難以提高的問題。

技術特征：

1.一種雙層氣室光頻原子鐘運行方法，其特征在于，應用于雙層氣室光頻原子鐘，所述雙層氣室光頻原子鐘包括激光器、雙層氣室、光電探測器，所述雙層氣室中存儲有原子；

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙層氣室包括內層氣室，所述方法還包括：

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙層氣室光頻原子鐘還包括伺服反饋電路，所述根據所述初始電信號，控制所述激光器以第二參數發(fā)射第二激光，包括：

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述伺服反饋電路包括低通濾波單元、放大單元、混頻單元和射頻單元；

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述伺服反饋電路還包括比例積分微分控制單元，所述根據所述誤差信號，控制所述激光器以所述第二參數發(fā)射第二激光，包括：

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述原子包括銫原子或銣原子。

7.一種雙層氣室光頻原子鐘，其特征在于，包括：激光器、雙層氣室、光電探測器，所述雙層氣室中存儲有原子；

8.根據權利要求7所述的雙層氣室光頻原子鐘，其特征在于，所述雙層氣室包括外層氣室、內層氣室和加熱單元；

9.根據權利要求8所述的雙層氣室光頻原子鐘，其特征在于，所述加熱單元設置于所述內層氣室的外側，包括：

10.一種電子設備，其特征在于，包括：處理器，以及與所述處理器通信連接的存儲器；

技術總結
本申請?zhí)峁┮环N雙層氣室光頻原子鐘運行方法、光頻原子鐘及電子設備，通過控制激光器以第一參數向雙層氣室發(fā)射第一激光，其中，第一激光用于與雙層氣室中的原子發(fā)生非線性效應，以生成第一激光對應的第一調制探測光；通過光電探測器接收第一調制探測光，并將第一調制探測光轉換為初始電信號；根據初始電信號，控制激光器以第二參數發(fā)射第二激光，第二激光為基于初始電信號鎖定的穩(wěn)定頻率的激光，并基于第二激光，得到原子鐘時間頻率信息，原子鐘時間頻率信息表征雙層氣室光頻原子鐘輸出的原子的躍遷頻率，解決了光頻原子鐘的原子譜線漂移、頻率長期穩(wěn)定度難以提高的問題。

技術研發(fā)人員：陳景標,陳京明,潘多,苗杰,楊巧會,陳振東
受保護的技術使用者：北京大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/2