專利名稱：一種減小銣原子頻標光頻移的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于被動型銣原子頻標領(lǐng)域，尤其涉及一種減小銣原子頻標光頻移的方法。
背景技術(shù)：
原子頻標是提供標準頻率和時間的設(shè)備。銣原子頻標因其具有體積小、低功耗和較好的抗惡劣環(huán)境的能力，而成為應(yīng)用最廣泛的一種原子頻標。銣原子頻標主要包括壓控晶體振蕩器、物理系統(tǒng)和電子線路。物理系統(tǒng)包括光源、共振躍遷模塊、光電池。電子線路包括中央處理器、倍混頻模塊和綜合模塊。在原子檢測應(yīng)用領(lǐng)域，為提高信噪比，銣原子頻標采用了光抽運的方法。但由于抽運光并不是單色光，而是具有一定線寬和線型函數(shù)的多條光譜線的疊加，所以抽運光將會引起銣原子躍遷頻率的移動，即光頻移。光頻移就其本質(zhì)而言是交變光頻電場產(chǎn)生的交流斯塔克效應(yīng)的平均效果，其與抽運光的光強成正比且與抽運光的光譜輪廓有關(guān)。為了減小銣原子頻標的光頻移，通常采用改變抽運光光強的方法。然而，一方面，改變抽運光光強的所測得的原子頻標整機頻率曲線不是完全交于一點，而是交于一個小的三角形區(qū)域，因此，改變光強并不能完全消除光頻移對原子頻標輸出頻率穩(wěn)定度的影響。另一方面，光頻移的大小不但與抽運光的光強成正比，而且與抽運光光譜線的線形函數(shù)關(guān)系密切。在光譜線線型函數(shù)范圍內(nèi)有一部分頻率分量會引起銣原子躍遷頻率的正向移動即正光頻移，另一部分頻率分量引起負頻移，抽運光引起的光頻移是上述正光頻移和負光頻移的疊加。當(dāng)光譜線的線性函數(shù)發(fā)生微小變化時，很容易導(dǎo)致正光頻移和負光頻移的總和不為零，而引起銣原子頻標的光頻移，因而，僅僅改變抽運光光強不能消除光譜線的線性函數(shù)發(fā)生變化引起的光頻移，從而會影響銣原子頻標輸出頻率的穩(wěn)定度。現(xiàn)有技術(shù)對抽運光光脈沖信號產(chǎn)生是通過對光源的高頻激勵管進行方波控制，使其在方波電平作用下發(fā)光或熄滅，這樣當(dāng)每次光源熄滅后再到正常發(fā)光并穩(wěn)定經(jīng)歷的時間過長，不利于原子鐘伺服系統(tǒng)的快速閉環(huán)工作，使環(huán)路響應(yīng)時間變長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種減小銣原子頻標光頻移的方法，能減小銣原子頻標的光頻移，從而提高銣原子頻標輸出頻率的準確度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種減小銣原子頻標光頻移的方法，通過中央處理器控制光源向共振躍遷模塊發(fā)出的抽運光脈沖，在所述光源和所述共振躍遷模塊之間設(shè)置一個光開關(guān)，所述中央處理器控制所述光開關(guān)的開閉。該光開關(guān)(shutter)的響應(yīng)時間極短，通常為毫秒量級，對環(huán)路響應(yīng)時間的影響可以忽略不計。優(yōu)選的，所述光開關(guān)位于所述光源的光路輸出端。具體的，所述中央處理器控制所述光開關(guān)的開閉，使所述光源的第一個抽運光脈沖發(fā)送到共振躍遷模塊，然后用兩個相干的有一定時間間隔的射頻脈沖對共振躍遷模塊作用，在第二個射頻脈沖作用后，通過所述中央處理器對光電池進行取樣，光電池進行第一次光檢測獲得電信號后，所述中央處理器把量子糾偏信息傳遞給壓控晶體振蕩器，完成第一次銣原子頻標的伺服。優(yōu)選的，所述射頻脈沖的作用時間比光脈沖的作用時間短。提高信噪比，從而提高銣原子頻標的短穩(wěn)。優(yōu)選的，所述射頻脈沖的作用時間比兩個射頻脈沖的作用的間隔時間短。延長了原子共振作用時間，減小線寬、從而提高銣原子頻標的短穩(wěn)。更優(yōu)選的，在進行所述第一次光檢測的時間內(nèi)，所述中央處理器控制完成下一次的抽運光脈沖的發(fā)送。減小銣原子頻標整機閉環(huán)響應(yīng)時間，有得于提高銣原子頻標的短穩(wěn)。更優(yōu)選的，在進行所述第一次光檢測的時間內(nèi)，所述中央處理器完成對光電池信息的處理。更優(yōu)選的，在進行所述第一次光檢測的時間內(nèi)，所述中央處理器完成量子糾偏信號的反饋。更優(yōu)選的，在進行第一次光檢測后，進行下一次射頻脈沖作用。本發(fā)明的有益效果通過中央處理器控制光開關(guān)開閉的方式來控制抽運光脈沖的作用時間，從而大大縮短了銣原子頻標中環(huán)路相應(yīng)時間，加快了閉環(huán)工作時間，從而，進一步減小伽原子頻標的光頻移。


圖1為本發(fā)明實施例減小銣原子頻標光頻移的方法的銣原子頻標結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例減小銣原子頻標光頻移的方法中光脈沖信號、射頻信號以及光檢測電信號的波形圖。
具體實施例方式如圖1所示的銣原子頻標，包括壓控晶體振蕩器8、物理系統(tǒng)和電子線路，物理系統(tǒng)包括光源1、共振躍遷模塊3、光電池4，電子線路包括中央處理器7、倍混頻模塊5和綜合模塊6,在光源I的光路輸出端設(shè)置有一個光開關(guān)2,光開關(guān)2與中央處理器7連接,并由中央處理器7控制開閉。結(jié)合圖1和圖2，一種使用上述銣原子頻標的減小銣原子頻標光頻移的方法實施例的包括:首先中央處理器7控制光開關(guān)2的開閉，使光源I的第一個抽運光脈沖f I發(fā)送到共振躍遷模塊3，然后用兩個相干的有一定時間間隔的射頻脈沖f2對共振躍遷模塊3作用，在第二個射頻脈沖作用后，通過中央處理器7對光電池4進行取樣，光電池4進行第一次光檢測獲得電信號f3后，中央處理器7把量子糾偏信息傳遞給壓控晶體振蕩器8，完成第一次銣原子頻標的伺服。在上述過程中，射頻脈沖f2的作用時間t5比光脈沖fl的作用時間t4短；所述射頻脈沖f2的作用時間t5比兩個射頻脈沖f2的作用的間隔時間t2短。在進行所述第一次光檢測的時間t3內(nèi)，中央處理器7控制完成下一次的抽運光脈沖fl的發(fā)送、所述中央處理器完成對光電池信息的處理和量子糾偏信號的反饋。這時，一次完整的環(huán)路響應(yīng)完成。在進行第一次光檢測后，才進行下一次射頻脈沖作用。在本實施例中，圖2還可以看出，通常從光脈沖fl的作用時間t4結(jié)束，光開關(guān)2關(guān)閉后到射頻脈沖f2的作用開始之間存在一個時間間隔tl，該時間間隔tl的長短需要中央處理器7控制，使其時長盡量短。最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種減小銣原子頻標光頻移的方法，通過中央處理器控制光源向共振躍遷模塊發(fā)出的抽運光脈沖，其特征是，在所述光源和所述共振躍遷模塊之間設(shè)置一個光開關(guān)，所述中央處理器控制所述光開關(guān)的開閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小銣原子頻標光頻移的方法，其特征在于，所述光開關(guān)位于所述光源的光路輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減小銣原子頻標光頻移的方法，其特征在于，所述中央處理器控制所述光開關(guān)的開閉，使所述光源的第一個抽運光脈沖發(fā)送到共振躍遷模塊，然后用兩個相干的有一定時間間隔的射頻脈沖對共振躍遷模塊作用，在第二個射頻脈沖作用后，通過所述中央處理器對光電池進行取樣，光電池進行第一次光檢測獲得電信號后，所述中央處理器把量子糾偏信息傳遞給壓控晶體振蕩器，完成第一次銣原子頻標的伺服。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述減小銣原子頻標光頻移的方法，其特征在于，所述射頻脈沖的作用時間比光脈沖的作用時間短。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述減小銣原子頻標光頻移的方法，其特征在于，所述射頻脈沖的作用時間比兩個射頻脈沖的作用的間隔時間短。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述減小銣原子頻標光頻移的方法，其特征在于，在進行所述第一次光檢測的時間內(nèi)，所述中央處理器控制完成下一次的抽運光脈沖的發(fā)送。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述減小銣原子頻標光頻移的方法，其特征在于，在進行所述第一次光檢測的時間內(nèi)，所述中央處理器完成對光電池信息的處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述減小銣原子頻標光頻移的方法，其特征在于，在進行所述第一次光檢測的時間內(nèi)，所述中央處理器完成量子糾偏信號的反饋。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述減小銣原子頻標光頻移的方法，其特征在于，在進行第一次光檢測后，進行下一次射頻脈沖作用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種減小銣原子頻標光頻移的方法，通過中央處理器控制光源向共振躍遷模塊發(fā)出的抽運光脈沖，在光源和共振躍遷模塊之間設(shè)置一個光開關(guān)，中央處理器控制光開關(guān)的開閉，使光源的第一個抽運光脈沖發(fā)送到共振躍遷模塊，然后用兩個相干的有一定時間間隔的射頻脈沖對共振躍遷模塊作用，在第二個射頻脈沖作用后，通過中央處理器對光電池進行取樣，光電池進行第一次光檢測獲得電信號后，中央處理器把量子糾偏信息傳遞給壓控晶體振蕩器。本發(fā)明的有益效果通過中央處理器控制光開關(guān)開閉的方式來控制抽運光脈沖的作用時間，從而大大縮短了銣原子頻標中環(huán)路相應(yīng)時間，加快了閉環(huán)工作時間，從而，進一步減小銣原子頻標的光頻移。
文檔編號H03L7/26GK103152039SQ201310039050
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者雷海東 申請人:江漢大學(xué)