[发明专利]一种高对比度原子钟鉴频信号探测系统

权利要求书

1.一种高对比度原子钟鉴频信号探测系统,其特征在于：用于生成线偏振光的前置光学系统（1），前置光学系统（1）中的线偏振光入射到物理系统（2）并与其中的铷原子相互作用后入射至后置光学系统（3），后置光学系统（3）出射光入射至原子钟控制系统（4），原子钟控制系统（4）的第一输出端与前置光学系统（1）的控制端相连接、第二输出端与受控晶振（5）的输入端相连接、第三输出端与微波频率综合器（6）的控制端相连接，受控晶振（5）的第一输出端提供一个标准频率输出作为原子钟频率、第二输出端输出原子钟频率信号至微波频率综合器（6）作为参考信号，微波频率综合器（6）输出的双微波脉冲入射到物理系统（2）与其中的铷原子发生相互作用。

2.根据权利要求1所述的一种高对比度原子钟鉴频信号探测系统，其特征在于所述的前置光学系统（1）为：用于产生激光波长为铷原子D1或者D2跃迁线的激光器（1-1）的光出射端依次设置有光学隔离器（1-2）、半波片（1-3）、偏振分束器（1-4），偏振分束器（1-4）出射的光依次进入声光调制器（1-5）、四分之一波片（1-6）、零度全反射镜（1-7），声光调制器（1-5）作为一个光学开关，其-1级衍射光用于光探测，光束经过零度全反射镜（1-7）反射后原路返回偏振分束器（1-4），经偏振分束器（1-4）透射的光束通过起偏器（1-8）后变为线偏振光，起偏器（1-8）出射的光经过第一平面反射镜（1-9）反射后入射到物理系统（2）。

3.根据权利要求2所述的一种高对比度原子钟鉴频信号探测系统，其特征在于所述的物理系统（2）为：原子气室（2-3）内部充有铷原子与缓冲气体，原子气室（2-3）放置于微波腔（2-2）内部，微波腔（2-2）外部缠绕有螺旋磁场线圈（2-6），微波腔（2-2）两端相对间隔设置有第一反射装置（2-4）和第二反射装置（2-5），第一反射装置（2-4）、微波腔（2-2）、第二反射装置（2-5）均放置在三层磁屏蔽筒（2-1）内，经第一平面反射镜（1-9）反射的光进入原子气室（2-3）内部与铷原子相互作用后射入后置光学系统（3）。

4.根据权利要求3所述的一种高对比度原子钟鉴频信号探测系统，其特征在于：所述的第一反射装置（2-4）和第二反射装置（2-5）相对一侧的面为反射面，相离的面为透射面，且反射面为曲率半径相同的球形凹面，第二反射装置（2-5）的中心设置有出光孔。

5.根据权利要求2所述的一种高对比度原子钟鉴频信号探测系统，其特征在于所述的后置光学系统（3）为：物理系统（2）的出射光射入第二平面反射镜（3-1），第二平面反射镜（3-1）反射的光进入检偏器（3-2），检偏器（3-2）出射的光进入45°全反射镜（3-3），45°全反射镜（3-3）的出射光进入原子钟控制系统（4）。

6.根据权利要求5所述的一种高对比度原子钟鉴频信号探测系统，其特征在于：所述的检偏器（3-2）的光轴方向与所述起偏器（1-8）的光轴方向夹角为90°。

7.根据权利要求1所述的一种高对比度原子钟鉴频信号探测系统，其特征在于所述的原子钟控制系统（4）为：后置光学系统（3）出射光入射至光电探测器（4-1），光电探测器（4-1）将光在垂直方向的分量转换成电信号传输给原子钟伺服控制电路模块（4-2），原子钟伺服控制电路模块（4-2）输出一个控制电压来调整受控晶振（5）的输出频率，同时原子钟伺服控制电路模块（4-2）产生光功率和微波功率的控制时序，分别对前置光学系统的输出光脉冲和微波频率综合器的输出微波脉冲的时间以及功率进行控制。