[发明专利]一种平衡差拍探测POP铷原子钟的装置及方法

权利要求书

1.一种平衡差拍探测POP铷原子钟的装置,其特征在于：在DBR激光器激光出射方向设置有二分之一玻片及偏振分束镜，激光经过偏振分束镜后分为两束偏振方向垂直的线偏振光，第一束线偏振光反射到无偏振分束镜，第二束线偏振光沿原方向依次进入声光调制器、四分之一玻片、零度全反射镜，经过零度全反射镜反射后原路返回偏振分束镜，第二束线偏振光经过偏振分束镜后的光出射方向设置有第一45度全反射镜，第一45度全反射镜光出射方向依次设置有第一高消光比偏振片、物理系统、第二高消光比偏振片，第二高消光比偏振片光出射方向依次设置第二45度全反射镜、第三45度全反射镜，第三45度全反射镜的出射光进入无偏振分束镜，第一束偏振光和第二束偏振光在无偏振分束镜分别分束合并之后输入到平衡差拍探测器，平衡差拍探测器信号输出至数据采集卡。

2.根据权利要求1所述的一种平衡差拍探测POP铷原子钟的装置，其特征在于所述的物理系统为：微波腔内设置有原子气泡，微波腔外壁缠绕有磁场线圈，微波腔设置于磁屏蔽筒内。

3.利用权利要求1～2任意一项所述的平衡差拍探测POP铷原子钟的装置探测铷原子钟的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、对DBR激光器和铷原子气泡加热并控温；

S2、将DBR激光器系统频率锁定在⁸⁷Rb的D1线的基态F＝1到激发态F＝2上，磁场线圈通电；

S3、偏振分束镜后分为两束偏振方向垂直的线偏振光，第一束线偏振光反射到无偏振分束镜，第二束线偏振光沿原方向进入声光调制器，声光调制器出射的-1级光进入四分之一玻片、零度全反射镜，经过零度全反射镜发射后沿原路返回偏振分束镜，经偏振分束镜出射的第二束线偏振光经过第一45度全反射镜和第一高消光比偏振片进入物理系统；

S4、打开微波源，向物理系统输入微波，微波和第二束线偏振光与铷原子相互作用，物理系统出射的第二束线偏振光依次进入第二高消光比偏振片、第二45度全反射镜、第三45度全反射镜、无偏振分束镜，第一束线偏振光和第二束线偏振光在无偏振分束镜分别分束合并后输入平衡差拍探测器，然后将探测器的输出信号输入到数据采集卡。

4.根据权利要求3所述的一种平衡差拍探测POP铷原子钟的方法，其特征在于：所述的步骤S3中调节二分之一玻片的角度使第一束线偏振光光强是第二束线偏振光光强的15～20倍。

5.根据权利要求3所述的一种平衡差拍探测POP铷原子钟的方法，其特征在于：所述的步骤S3中调节第一高消光比偏振片角度使第二线偏振光经过物理系统后未打开微波源之前出射强度为0。

6.根据权利要求3所述的一种平衡差拍探测POP铷原子钟的方法，其特征在于：

步骤S1中、对DBR激光器和铷原子气泡加热并控温，其中DBR激光器控温在25℃、铷原子气泡控温在65℃，DBR激光器发射波长为795nm的线偏振光；

步骤S2中、将DBR激光器系统频率锁定在⁸⁷Rb的D1线的基态F＝1到激发态F＝2上，磁场线圈通直流电1mA，使原子气泡范围内的磁场为轴向的20mG；

步骤S3中、用光功率计测量偏振分束镜出射的两束激光光强，调节二分之一玻片，使第一束线偏振光光强是第二束线偏振光光强的20倍，调节第一高消光比偏振片和第二高消光比偏振片的角度，使透过一高消光比偏振片的激光光强不减弱，以及第二高消光比偏振片后的光强为0；

步骤S4中、打开微波源，向物理系统输入微波，微波和第二束线偏振光与铷原子相互作用，其中，微波源和声光调制器受统一时序信号控制，调节声光调制器的功率使抽运阶段的激光出射光强达到40mw，探测阶段的光强为0.8mw，微波以频率6.834685765GHz为中心，每周期1Hz的步长扫描，扫描范围5KHz，功率-28dBm。