[发明专利]一种光频原子钟

权利要求书

1.一种光频原子钟，其特征在于，包括有微腔光梳模块、稳频激光源模块和锁相环模块；

所述微腔光梳模块，用于产生频率为f＝f_ceo+kf_rep的光学频率梳信号，其中，f_ceo表示所述光学频率梳信号的初始频率，f_rep表示所述光学频率梳信号的重复频率，k为正整数；

所述稳频激光源模块，用于产生第一稳频激光和第二稳频激光，其中，所述第一稳频激光的频率f_r1和所述第二稳频激光的频率f_r2不相等且分别位于所述光学频率梳信号的光谱宽度覆盖范围内；

所述锁相环模块，用于根据第n梳齿频率f_n＝f_ceo+nf_rep、第m梳齿频率f_m＝f_ceo+mf_rep、所述第一稳频激光的频率f_r1和所述第二稳频激光的频率f_r2来控制所述微腔光梳模块的泵浦光信号功率及波长，使新产生光学频率梳信号的重复频率f_rep锁定到频率f_r1与频率f_r2之差上，实现所述光频原子钟的微波频率输出，其中，所述第n梳齿频率f_n＝f_ceo+nf_rep为所述光学频率梳信号中最靠近频率f_r1的梳齿频率，所述第m梳齿频率f_m＝f_ceo+mf_rep为所述光学频率梳信号中最靠近频率f_r2的梳齿频率，n和m分别为正整数；

所述锁相环模块包括有第一锁相环和第二锁相环；

所述第一锁相环，用于根据所述第n梳齿频率f_n＝f_ceo+nf_rep和所述第一稳频激光的频率f_r1来控制所述微腔光梳模块的泵浦光信号功率，使新产生光学频率梳信号的第n梳齿频率f_n＝f_ceo+nf_rep锁定到频率f_r1上，得到f_r1＝f_n+f_rep/a＝f_ceo+(n+1/a)f_rep，其中，a为预设常数；

所述第二锁相环，用于根据所述第m梳齿频率f_m＝f_ceo+mf_rep和所述第二稳频激光的频率f_r2来控制所述微腔光梳模块的泵浦光信号波长，使新产生光学频率梳信号的第m梳齿频率f_m＝f_ceo+mf_rep锁定到频率f_r2上，得到f_r2＝f_m+f_rep/b＝f_ceo+(m+1/b)f_rep，其中，b为预设常数。

2.如权利要求1所述的光频原子钟，其特征在于，所述微腔光梳模块包括有泵浦光源和光学微腔，其中，所述泵浦光源的泵浦光信号输出端光路连通所述光学微腔的光信号输入端，所述光学微腔的光信号输出端用于输出所述光学频率梳信号。

3.如权利要求2所述的光频原子钟，其特征在于，所述光学微腔为采用氮化硅、二氧化硅、氮化铝、铌酸锂、熔融石英或氟化物材质制备的且能够产生重复频率f_rep从GHz到THz量级的微型腔体结构。

4.如权利要求1所述的光频原子钟，其特征在于，所述第一稳频激光和所述第二稳频激光产生于同一物理系统。

5.如权利要求1所述的光频原子钟，其特征在于，所述稳频激光源模块采用基于原子跃迁谱线、分子跃迁谱线或离子跃迁谱线激发稳频激光的激光源。