[发明专利]基于极化调制的铷双光子跃迁光频标

权利要求书

1.基于极化调制的铷双光子跃迁光频标，包括激光器(1)，其特征在于，激光器(1)的输出激光依次通过隔离器(2)、半波片后入射偏振分束器(3)，由偏振分束器(3)分成第一透射光与第一反射光，第一反射光用于与光梳拍频比对以及频率输出，第一透射光通过光纤耦合为高斯光进入激光控制模块(4)，激光控制模块(4)输出零级光，零级光经偏振调制模块(5)调制为圆偏振光入射量子鉴频模块(7)，圆偏振光的偏振态半个周期内是左旋圆偏振，另外半个周期是右旋圆偏振，量子鉴频模块(7)输出双光子跃迁信号到稳频模块(8)，稳频模块(8)分别与激光器(1)的压电控制端和电流端口连接，

所述的激光控制模块(4)包括变焦光纤准直器(41)，第一透射光进入变焦光纤准直器(41)变成准直光后进入声光调制器(42)，声光调制器(42)输出的一级衍射光和零级光，一级衍射光和零级光通过光阑剔除一级衍射光后剩下的零级光经压控反射镜组(43)反射后再经透镜(44)入射分束器(45)，由分束器(45)分为第二透射光和第二反射光，第二透射光通过偏振调制模块(5)生成圆偏振光，第二反射光被光电探测器(46)探测到并转换成电压信号输出给第一比例积分微分放大器(47)，第一比例积分微分放大器(47)根据输入的电压信号转换生成的第一误差电压反馈给第一信号发生器(48)，第一信号发生器(48)根据第一误差电压调整输出的射频信号的功率，第一信号发生器(48)产生的射频信号经过射频信号放大器(49)放大功率后加载在声光调制器(42)内部声光晶体上。

2.根据权利要求1所述的基于极化调制的铷双光子跃迁光频标，其特征在于，所述的偏振调制模块(5)包括铁电偏振旋转器(51)、格兰泰勒棱镜(52)和第二信号发生器(53)，

第二透射光通过格兰泰勒棱镜(52)变成线偏振光后进入铁电偏振旋转器(51)，第二信号发生器(53)给铁电偏振旋转器(51)提供方波调制信号，铁电偏振旋转器(51)的输出的圆偏振光进入量子鉴频模块(7)并在量子鉴频模块(7)的铷泡(71)的后表面反射回来形成铷泡反射光，铷泡反射光依次经过铁电偏振旋转器(51)、格兰泰勒棱镜(52)后入射分束器(45)，经分束器(45)分束形成第三反射光和第三透射光。

3.根据权利要求2所述的基于极化调制的铷双光子跃迁光频标，其特征在于，还包括光束重合模块(6)，所述的光束重合模块(6)包括四象限位置传感器(61)、光束位置对准器(62)和压电控制器(63)，

第三反射光入射四象限位置传感器(61)生成光功率信号，光束位置对准器(62)接收到四象限位置传感器(61)传来的光功率信号后会计算出光功率信号的光斑坐标和第二误差信号，压电控制器(63)将第二误差信号转换成纠偏电压后，压控反射镜组(43)接收到压电控制器(63)输出的纠偏电压，调节零级光的反射方向和位置，使得偏振调制模块(5)的输出的圆偏振光与铷泡反射光始终反向平行且重合。

4.根据权利要求3所述的基于极化调制的铷双光子跃迁光频标，其特征在于，所述的量子鉴频模块(7)包括铷泡(71)、荧光收集透镜组(72)、光电倍增管(73)和前置放大器(74)，

偏振调制模块(5)输出的圆偏振光进入铷泡(71)中，铷原同时吸收偏振调制模块(5)输出的圆偏振光与铷泡(71)后表面反射回来的圆偏振光各一个光子产生荧光信号，

荧光信号经荧光收集透镜组(72)收集后被光电倍增管(73)转换成光电流信号传递给前置放大器(74)，前置放大器(74)将光电流信号转换为双光子跃迁信号。

5.根据权利要求4所述的基于极化调制的铷双光子跃迁光频标，其特征在于，所述的偏振调制模块(5)输出的圆偏振光的束腰位置与铷泡(71)中心位置重合。

6.根据权利要求4所述的基于极化调制的铷双光子跃迁光频标，其特征在于，所述的稳频模块(8)包括锁相放大器(81)、第二比例积分微分放大器(82)、第三比例积分微分放大器(83)和加法器(84)，

锁相放大器(81)接收双光子跃迁信号并输出第三误差信号到第二比例积分微分放大器(82)和第三比例积分微分放大器(83)，锁相放大器(81)还输出正弦信号到加法器(84)，

第二比例积分微分放大器(82)接收到第三误差信号后输出压电控制信号到激光器(1)的压电控制端，

第三比例积分微分放大器(83)接收到第三误差信号后输出频率调节信号到加法器(84)，

加法器(84)将频率调节信号和正弦信号进行相加输出频率调制信号到激光器(1)的电流端口。