[发明专利]基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟及其制备方法

权利要求书

1.一种基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟，其特征是，

所述光抽运铷原子钟包括：窄线宽激光器、光斑扩束器、第一半波片、第二半波片、第三半波片、第四半波片、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、相位调制器、用于激光稳频的铷原子泡、高速光电探测器、光电探测器、混频器、高速伺服反馈电路、射频信号源、激光驱动电源、声光调制器、用于获得钟跃迁谱线的铷原子泡、晶振频综及控制电路部分；所述用于激光稳频的铷原子泡包含保温磁屏蔽材料；所述用于获得钟跃迁谱线的铷原子泡包含保温磁屏蔽材料及微波腔；

窄线宽激光器连接第一光斑扩束器，第一光斑扩束器随后依次连接第一半波片和第一偏振分光棱镜；之后分成两路，其中一路为激光稳频光路，另一路用于获得钟跃迁谱线光路；

用于激光稳频光路的激光依次连接第二半波片和第二偏振分光棱镜后，被分为不同光强的两路：

光强较强的一路连接第三半波片而后连接相位调制器，相位调制器连接射频信号源，之后连接第四半波片及第三偏振分光棱镜，随后连接用于激光稳频的铷原子泡；光强较弱的探测光经所述用于激光稳频的铷原子泡进入高速光电探测器，混频器连接射频信号源；高速光电探测器随后依次连接混频器、高速伺服反馈电路、激光驱动电源，完成激光频率稳定系统；

用于获得钟跃迁谱线光路的激光连接声光调制器，进入用于获得钟跃迁谱线的铷原子泡进行抽运，随后通过光电探测器进行探测获得钟跃迁谱线，用于获得钟跃迁谱线的铷原子泡连接晶振频综及控制电路部分；

所述基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟由所述射频信号源产生调制信号，输入相位调制器对泵浦激光进行相位调制，同时产生解调信号与来自光电探测器的信号在混频器中进行混频解调，得到误差信号，再经高速伺服反馈电路控制激光驱动电源，从而实现基于调制转移谱稳频的高稳定度窄线宽抽运激光；稳频的窄线宽激光经过声光调制器后打入用于获得钟跃迁谱线的铷原子泡中进行抽运，微波信号经微波谐振腔馈入激励铷原子，通过光电探测器探测从用于获得钟跃迁谱线的铷原子泡中透射的激光信号，得到钟跃迁谱线，将钟跃迁谱线调制解调并反馈控制晶振频率，实现基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟。

2.如权利要求1所述基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟，其特征是，所述基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟在工作时，由窄线宽激光器发出窄线宽激光，经第一光斑扩束器扩大光斑后，由第一半波片和第一偏振分光棱镜匹配调节分光功率并将激光分成两束，一束用于激光稳频光路，一束用于获得钟跃迁谱线的铷原子泡光路。

3.如权利要求2所述基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟，其特征是，用于激光稳频光路的激光，由第二半波片和第二偏振分光棱镜将激光分成光强不等的两束，光强较强的一束经相位调制器调制后照射进用于激光稳频的铷原子泡中；光强较弱的一束与用于激光稳频的铷原子泡中的铷原子相互作用后被高速光电探测接收，对高速光电探测器信号进行调制解调，得到误差信号，经高速伺服反馈电路控制激光驱动电源，实现高稳定度窄线宽激光。

4.如权利要求3所述基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟，其特征是，经由声光调制器对激光进行移频，打入用于获得钟跃迁谱线的铷原子泡中对铷原子进行抽运。

5.如权利要求4所述基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟，其特征是，微波信号经微波谐振腔馈入激励经过抽运光作用的铷原子，经过微波信号作用，得到钟跃迁谱线；将钟跃迁谱线调制解调并反馈控制晶振，得到高稳定度的光抽运铷原子钟信号输出。

6.如权利要求1所述基于调制转移谱稳频激光的光抽运铷原子钟，其特征是，通过第三半波片调节泵浦光的偏振方向，使其与相位调制晶体主轴方向一致；通过第四半波片调节泵浦光的偏振方向，使其经过第三偏振分光棱镜完全反射至原子泡中。