一種實現(xiàn)cpt原子頻率標準的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及原子頻率標準領域，尤其涉及一種實現(xiàn)CPT原子頻標的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]原子頻率標準，簡稱原子頻標，是原子鐘計算時間的重要依據(jù)。如何快速、準確的獲得準確的原子頻標就成為人們關注的重點。其中，由于利用相干布居囚禁(CoherentPopulat1n Trapping)CPT來確定原子頻標的設備，相對于傳統(tǒng)確定原子頻標的設備沒有諧振腔，所以具有體積小、功耗低、啟動快等優(yōu)點，使得CPT原子頻標在信息通訊、測量測控、終端導航等領域具有廣泛的應用前景。
[0003]在現(xiàn)有技術中，CPT原子頻標采用圓偏振相干多色光，該圓偏振相干多色光的土I級邊帶與堿金屬原子相互作用，使得該堿金屬原子處于CPT態(tài)，即可通過光電探測設備獲得該堿金屬原子的CPT共振譜線，并將該CPT共振譜線作為原子頻標的鑒頻信號(S卩，可以根據(jù)該CPT共振譜線鑒別、調(diào)整上述的圓偏振相干多色光，使得該堿金屬原子準確的處于CPT態(tài))。
[0004]但是，一般的CPT原子頻標，由于圓偏振光與堿金屬原子相互作用時，隨著時間的增加，原子會積聚在極化暗態(tài)，而不再參與CPT共振過程，使得CPT共振的布居數(shù)減少，CPT共振譜線的信號對比度降低。且當使用縱腔面發(fā)射激光器(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser，VCSEL)作為產(chǎn)生圓偏振相干多色光的光源而使堿金屬原子處于CPT態(tài)時，由于只有該圓偏振相干多色光的± I級邊帶與堿金屬原子相互作用，而該圓偏振相干多色光的載波和高次邊帶并不參與與原子的相互作用，只作為背景光，使得光電探測設備獲得的CPT共振譜線的信號對比度較低。上述兩點使得一般的CPT原子頻標準確度低，且難以進一步改善CPT原子頻標穩(wěn)定度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請實施例提供一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術中CPT原子頻標的鑒頻信號對比度低，導致CPT原子頻標的準確度降低，難以進一步改善CPT原子頻標穩(wěn)定度的問題。
[0006]本申請實施例提供的一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的方法，第一VCSEL經(jīng)過偏振片發(fā)射的激光與第二VCSEL經(jīng)過半波片發(fā)射的激光垂直相交于極化分光鏡中，所述方法包括:
[0007]將預設的微波信號耦合在第一VCSEL和第二VCSEL的輸入電流上，其中，所述第一VCSEL和第二VCSEL的輸入電流不同，所述微波信號的功率使所述第一VCSEL和所述第二VCSEL發(fā)射的激光的各級邊帶總能量低于預設閾值；
[0008]線性調(diào)整所述第一VCSEL的輸入電流，使所述第一 VCSEL發(fā)出的線性變化的激光和所述第二 VCSEL發(fā)出的激光共同與吸收泡中的原子作用，獲得對應的原子吸收譜線；
[0009]根據(jù)獲得的所述原子吸收譜線，將所述第一VCSEL的輸入電流調(diào)整為所述原子吸收譜線的最大吸收峰值對應的電流，將所述第二 VCSEL的輸入電流調(diào)整為所述原子吸收譜線的最小吸收峰值對應的電流；
[0010]根據(jù)調(diào)整輸入電流后的第一VCSEL和第二 VCSEL發(fā)出的激光與吸收泡中的原子作用，實現(xiàn)CPT原子頻率標準的頻率輸出。
[0011]本申請實施例提供的一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的裝置，包括:
[0012]第一VCSEL、第二 VCSEL、偏振片、半波片、極化分光鏡、控制芯片、耦合電路、吸收泡；
[0013]第一VCSEL經(jīng)過偏振片發(fā)射的激光與第二 VCSEL經(jīng)過半波片發(fā)射的激光垂直相交于極化分光鏡中；
[0014]耦合電路，用于將預設的微波信號耦合在第一VCSEL和第二VCSEL的輸入電流上，其中，所述第一VCSEL和第二VCSEL的輸入電流不同，所述微波信號的功率使所述第一VCSEL和所述第二 VCSEL發(fā)射的激光的各級邊帶總能量低于預設閾值；
[0015]控制芯片，用于線性調(diào)整所述第一VCSEL的輸入電流，使所述第一VCSEL發(fā)出的線性變化的激光和所述第二VCSEL發(fā)出的激光共同與吸收泡中的原子作用，獲得對應的原子吸收譜線，根據(jù)獲得的所述原子吸收譜線，將所述第一 VCSEL的輸入電流調(diào)整為所述原子吸收譜線的最大吸收峰值對應的電流，將所述第二 VCSEL的輸入電流調(diào)整為所述原子吸收譜線的最小吸收峰值對應的電流，根據(jù)調(diào)整輸入電流后的第一 VCSEL和第二 VCSEL發(fā)出的激光與吸收泡中的原子作用，實現(xiàn)CPT原子頻率標準的頻率輸出。
[0016]本申請實施例提供一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的方法及裝置，通過第一VCSEL經(jīng)過偏振片發(fā)射的激光與第二VCSEL經(jīng)過半波片發(fā)射的激光垂直相交于極化分光鏡中，使該第一VCSEL和第二VCSEL產(chǎn)生線偏振光相干多色光并與吸收泡中的原子相互作用，實現(xiàn)CPT原子頻率標準的輸出的同時，避免了原子積聚在極化暗態(tài)。并且，由于耦合在該第一和第二VCSEL的輸入電流上的微波信號的功率較低，使該第一和第二 VCSEL發(fā)射的激光的各級邊帶總能量低于預設閾值，保證了不參與原子相互作用的激光能量處于較低水平，減少作為背景光的各級邊帶對CPT共振譜線造成的干擾和噪音。通過本申請?zhí)峁┑姆椒把b置，可以有效地提高激光與原子相互作用的CPT共振譜線的對比度，而且可以進一步改善CPT原子頻率標準的穩(wěn)定度和準確度。
【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1為本申請實施例提供的一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的裝置結(jié)構示意圖；
[0019]圖2為本申請實施例提供的一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的過程；
[0020]圖3為本申請實施例提供的進一步調(diào)整各VCSEL發(fā)射激光的頻率，以實現(xiàn)CPT原子頻率標準的過程；
[0021 ]圖4為本申請實施例提供的一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的裝置的詳細結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]本申請中使用兩個VCSEL發(fā)射頻率不同的激光，且該激光為線偏振相干多色光，通過這兩個頻率不同的激光與吸收泡中原子的相互作用，實現(xiàn)CPT原子頻率標準的輸出。并且，將耦合在這兩個VCSEL上的微波信號使兩個VCSEL發(fā)射激光的各級邊帶的頻率作為調(diào)整兩個VCSEL發(fā)射激光的頻率的參考，使調(diào)整后的兩個VCSEL發(fā)射激光的頻率更加準確，CPT共振譜線的對比度更高。通過本申請?zhí)峁┑姆椒?，可以避免吸收泡中的原子積聚在極化暗態(tài)，穩(wěn)定了長時間使用后CPT共振譜線的對比度，且由于參與原子相互作用的不再是VCSEL發(fā)射激光中的± I級邊帶，所以使得耦合在VCSEL上的微波信號的功率可以進一步降低，使得不參與原子相互作用的背景光的能量降低，提高了 CPT共振譜線的對比度，從而可以使輸出的CPT原子頻率標準更加準確。
[0023]為使本申請的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本申請具體實施例及相應的附圖對本申請技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0024]圖1為本申請實施例提供的一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的裝置結(jié)構示意圖，包括:
[0025]第一 VCSEL101、第二 VCSEL102、偏振片103、半波片104、極化分光鏡105、控制芯片106、耦合電路107、吸收泡108。
[0026]第一VCSEL101，用于根據(jù)輸入電流的不同，發(fā)射不同頻率的激光；
[0027]第二VCSEL102，用于根據(jù)輸入電流的不同，發(fā)射不同頻率的激光；
[0028]偏振片103，用于調(diào)整第一VCSEL101發(fā)射的線偏振激光的偏振方向；
[0029]半波片104，用于將該第二VCSEL101發(fā)射的激光由線偏振光轉(zhuǎn)化為與之垂直的線偏振光；
[0030]極化分光鏡105，用于使第一VCSEL101發(fā)射的經(jīng)由偏振片103轉(zhuǎn)化為平行線偏振光的部分通過，使第二 VCSEL102發(fā)射的經(jīng)由半波片104轉(zhuǎn)化為垂直線偏振光的光路在經(jīng)過極化分光鏡后呈90°反射(即，該垂直線偏振光在該極化分光鏡105中的反射角為45°)，并使該第一 VCSEL101發(fā)射的經(jīng)由偏振片103轉(zhuǎn)化為平行線偏振光和該第二 VCSEL102發(fā)射的經(jīng)由半波片104轉(zhuǎn)化為垂直線偏振光處于同一光路上；
[0031]控制芯片106，用于調(diào)整該第一 VCSEL101和該第二 VCSEL102的輸入電流，使該第一VCSEL101和該第二 VCSEL102發(fā)射的激光與吸收泡108中的原子相互作用，實現(xiàn)CPT原子頻率標準的頻率輸出；
[0032]耦合電路107，用于將微波信號耦合在第一VCSEL和第二 VCSEL的輸入電流上；
[0033]吸收泡108，用于儲存對應的原子單質(zhì)或者對應的原子單質(zhì)和惰性氣體。
[0034]基于圖1所示的實現(xiàn)CPT原子頻率標準的裝置，本申請實施例提供一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的方法，如圖2所示:
[0035]圖2為本申請實施例提供的一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的過程，其中，第一VCSEL經(jīng)過偏振片發(fā)射的激光與第二 VCSEL經(jīng)過半波片發(fā)射的激光垂直相交于極化分光鏡中。
[0036]并且，該第一VCSEL發(fā)射的激光中的部分激光通過極化分光鏡與該第二 VCSEL發(fā)射的激光中的部分激光經(jīng)由極化分光鏡的反射，合為一束激光，即該第一和第二 VCSEL發(fā)射的激光垂直相交的交點位于該極化分光鏡的分光面上。于是，圖2所提供的一種實現(xiàn)CPT原子頻率標準的方法，具體可以是:
[0037]S201:將預設的微波信號耦合在第一 VCSEL和