[发明专利]一种离子微波钟用光路装置和调节方法

说明书

本申请公开了一种汞离子微波钟用光路装置和调节方法。本申请的装置包括汞灯，球面透镜，衍射光栅，汞离子囚禁室。本申请还提供了调节方法，包括以下步骤：将所述汞灯发出的光经过所述球面透镜进行准直；通过所述衍射光栅，将所述被准直的光线分离出波长分别为194nm和253nm的光线；用所述汞离子囚禁室对波长194nm的光线进行泵浦。本申请解决现有汞离子微波钟的系统噪声高的问题。通过波长194nm的泵浦光和波长253nm的杂散光谱进行空间分离，大幅提高了泵浦光和杂散光的抑制比，能够降低系统的噪声，提高探测信号的信噪比。

技术领域

本申请涉及激光技术领域，尤其涉及一种汞离子微波钟用光路装置和方法。

背景技术

汞离子微波钟具有体积小、稳定度指标高的优点。在卫星导航、空间探测、守时授时、计量等领域有着广泛的应用。目前美国JPL(喷气动力实验室)研制的汞离子钟的稳定度已经达到了4E-14/τ^1/2的水平，已高于目前的主动型氢原子钟的水平。

波长194nm的光路系统是汞离子微波钟的重要组成部分，目前多采用射频汞灯来产生波长194nm的光谱，但是汞灯产生的光谱比较杂，不仅有波长194nm的谱线，还有多根其他波长的谱线，其中波长253nm的谱线是幅度最大的，比波长194nm光的强度大了将近50多倍，会引入很高的噪声，影响系统Ramsey条纹的探测。JPL采用一次圆柱面反射的方式，提高了波长194nm的光强，降低了光噪声，但波长194nm和253nm光的抑制比较低。与采用反射镜的方式不同，反射镜对不同波长的光谱的反射率不同，但在空间内无法实现不同波长光谱的分离。

发明内容

本申请提出了一种汞离子微波钟用光路装置和调节方法，解决现有汞离子微波钟的系统噪声高的问题。

本申请实施例提供一种汞离子微波钟用光路装置，包括：汞灯，球面透镜，衍射光栅，汞离子囚禁室。

所述球面透镜，用于将所述汞灯发出的光线准直为平行光。

所述衍射光栅，用于分离波长为194nm和253nm的光线。

所述汞离子囚禁室，用于接收所述衍射光栅分离出的波长为194nm的光线，对汞离子实现泵浦。

优选的，本申请的装置还包括透镜组，用于收缩分离出的波长为194nm的光线的光束范围。

优选的，本申请的装置还包括中心波长为194nm的滤波片，用于在所述衍射光栅之后对分离出来的波长为194nm的光束范围进行滤波。

在本申请的任意一项实施例中，所述衍射光栅为反射光栅或透射光栅。

在本申请的任意一项实施例中，所述透镜组由至少2个柱形透镜组成或由至少2个棱形透镜组成。

本申请实施例还提供一种汞离子微波钟用光路装置的调节方法，包括以下步骤：

将所述汞灯发出的光线准直；

使用衍射光栅将波长为194nm和253nm的光线分离；

对汞离子进行泵浦。

优选的，本申请的方法还包括以下步骤：在对汞离子进行泵浦之前，收缩波长为194nm的光束范围。

优选的，本申请的方法还包括以下步骤：在对汞离子进行泵浦之前，对波长194nm的光线进行滤波。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：与现有汞离子微波钟用的光路装置和方法比较，本申请将波长194nm和253nm的光谱进行空间分离，调节角度合适时，可将波长为253nm光完全滤除，提高了波长194nm和253nm光的抑制比，减小了系统的光噪声，提高了系统的信噪比，有利于提高汞离子微波钟的整体性能。

附图说明