一种相干布居囚禁原子频标的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及原子钟领域，特别涉及一种相干布居囚禁原子频标。
【背景技术】
[0002]相干布居囚禁(英文Coherent Populat1n Trapping，简称:CPT)原子频标原理是采用双色相干激光激励碱金属蒸汽腔，当双色相干激光的频率差值与碱金属基态两个超精细能级频率差时，原子被制备成CPT态而对光的吸收减弱，将呈现电磁感应透明(英文:Electromagnetically Induced Transparency，简称:EIT)现象，将此时产生的窄线宽电磁感应透明谱线作为鉴频信号去锁定压控晶振。
[0003]而随着对于CPT原子频标的研究逐步?米入，如何进一步提尚CPT原子频标的频率稳定度成为了目前的一个重要课题。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种相干布居囚禁原子频标。所述技术方案如下:
[0005]本发明实施例提供了一种相干布居囚禁原子频标，包括压控晶振、物理系统和伺服环路，所述物理系统包括:激光产生单元、光学器件、吸收泡和第一光电检测单元，所述光学器件、吸收泡和第一光电检测单元沿所述激光器产生单元的激光的发射方向依次设置，且所述光学器件、吸收泡和第一光电检测单元均设置在所述激光的光路上，所述相干布居囚禁原子频标还包括:
[0006]闭环测试模块，用于检测所述相干布居囚禁原子频标的系统闭环时间；
[0007]伺服环路，用于获取所述闭环测试模块测得的系统闭环时间，计算所述系统闭环时间的倒数得到系统闭环频率，产生一路频率等于所述系统闭环频率的正整数倍的第一时序信号，采用所述第一时序信号作为同步鉴相时序控制信号进行同步鉴相。
[0008]在本发明实施例的一种实现方式中，
[0009]所述物理系统还包括:光开关、第一分光片和第二光电检测单元，所述光开关和所述第一分光片依次设置在所述光学器件和所述吸收泡之间，经过所述分光片分出的两束激光分别照射到所述吸收泡和所述第二光电检测单元上；
[0010]所述闭环测试模块包括:与运算单元，用于获取所述伺服环路产生的同步鉴相信号和所述第二光电检测单元产生的第一光电检测信号，将所述同步鉴相信号与所述第一光电检测信号进行与运算；
[0011]奇数级逻辑门阵列，用于接收并处理所述与运算单元的输出结果；
[0012]控制单元，用于采用所述奇数级逻辑门阵列的输出信号控制所述光开关的开关动作；
[0013]检测单元，用于检测所述奇数级逻辑门阵列的输出信号的频率，获得整机振荡周期；
[0014]计算单元，用于根据所述整机振荡周期及所述奇数级逻辑门阵列的振荡周期，计算所述系统闭环时间。
[0015]在本发明实施例的另一种实现方式中，
[0016]所述计算单元，具体用于:根据以下公式计算所述系统闭环时间:At =(Tl-TO)/2 ；
[0017]其中，At为所述系统闭环时间，Tl为所述整机振荡周期，TO为所述奇数级逻辑门阵列的振荡周期。
[0018]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述激光产生单元包括:激光器、与所述激光器电连接的激光驱动器和自稳频、与所述激光驱动器电连接的恒流源和功率放大器，
[0019]所述相干布居囚禁原子频标还包括:
[0020]激光功率控制模块，用于检测所述激光器产生的激光的电流；根据所述激光功率控制模块检测到的电流控制所述功率放大器，使所述激光器产生的激光的功率向额定功率
A+-.、Γ-罪近。
[0021]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述物理系统还包括:设置在所述光学器件和所述光开关之间的第二分光片、正对所述第二分光片的反射光路设置的第三光电检测单元;
[0022]所述激光功率控制模块，具体用于:获取所述系统闭环频率，产生一路频率等于所述系统闭环频率的正整数倍的第二时序信号，采用所述第二时序信号对所述第三光电检测单元产生的第三光电检测信号的电流值进行采样；
[0023]比较采样到的电流值与额定值的大小，当所述采样到的电流值小于所述额定值时，增大所述功率放大器的倍数，当所述采样到的电流值大于所述额定值时，减小所述功率放大器的倍数。
[0024]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述伺服环路包括:
[0025]同步鉴相单元，用于根据所述第一光电检测单元产生的第二光电检测信号完成同步鉴相，得到纠偏信号；
[0026]处理单元，用于获取所述系统闭环频率，产生所述第一时序信号，采用所述第一时序信号控制所述同步鉴相单元进行同步鉴相，所述第一时序信号的频率为所述系统闭环频率的4倍。
[0027]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述伺服环路还包括:
[0028]相位移动单元，用于对所述第一光电检测单元产生的第二光电检测信号进行相位移动；
[0029]所述同步鉴相单元，用于采用经过所述相位移动模块移动后的第二光电检测信号进行同步鉴相。
[0030]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述同步鉴相单元，具体用于:
[0031]在所述第二光电检测信号中高电平或低电平的持续时间t内采集a个采样点，完成同步鉴相，产生所述纠偏信号；
[0032]在NXt时间后输出所述纠偏信号，所述a大于20小于50，所述N为大于O的奇数。
[0033]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述同步鉴相单元，具体用于:
[0034]获取所述纠偏信号的符号，采用下述公式计算当前纠偏电压:
[0035]V2 = Vl 土 Δ V，V2为所述当前纠偏电压，Vl为上一次输出的纠偏电压，Δν为预设的步进电压，当所述纠偏信号的符号为正时，上述公式取负号，当所述纠偏信号的符号为负时，上述公式取正号。
[0036]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述伺服环路还包括:
[0037]漂移补偿单元，用于获取所述压控晶振的老化漂移参数，根据所述老化漂移参数和所述压控晶振的压控斜率计算周期补偿值，采用所述周期补偿值周期性地对所述压控晶振的输出进行补偿。
[0038]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0039]通过检测CPT原子频标的系统闭环时间，然后计算系统闭环时间的倒数得到系统闭环频率，产生一路频率等于所述系统闭环频率的正整数倍的第一时序信号，采用所述第一时序信号控制所述伺服环路进行同步鉴相。在现有技术中的时序信号为一固定频率的信号，如79Hz信号，所以对于不同的原子频标而言，纠偏的频率可能过高或过低，从而影响了整机的稳定度。而在本发明中，第一时序信号是根据系统闭环时间产生的，系统在每个闭环周期(系统闭环时间)内纠偏固定次数，避免纠偏的频率过高或过低，从而保证了 CPT原子频标整机的稳定度。
【附图说明】
[0040]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1是本发明实施例提供的一种CPT原子频标的结构示意图；
[0042]图2是本发明实施例提供的一种CPT原子频标的结构示意图。
【具体实施方式】
[0043]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0044]本发明实施例提供了一种CPT原子频标的结构示意图，参见图1，该CPT原子频标包括压控晶振100、物理系统200和伺服环路300。图2提供了一种CPT原子频标的局部结构示意图，物理系统200可以包括:激光产生单元201、光学器件202、吸收泡203和第一光电检测单元204，光学器件202、吸收泡203和第一光电检测单元204沿激光器211产生单元的激光的发射方向依次设置，且光学器件202、吸收泡203和第一光电检测单元204均设置在激光的光路上。参见图1，CPT原子频标还可以包括:
[0045]闭环测试模块400，用于检测CPT原子频标的系统闭环时间；
[0046]伺服环路300，用于获取闭环测试模块400测得的系统闭环时间，计算系统闭环时间的倒数得到系统闭环频率，产生一路频率等于系统闭环频率的正整数倍的第一时序信号，采用第一时序信号作为同步鉴相时序控制信号进行同步鉴相。
[0047]本发明实施例通过检测CPT原子频标的系统闭环时间，然后计算系统闭环时间的倒数得到系统闭环频率，产生一路频率等于系统闭环频率的正整数倍的第一时序信号，采用第一时序信号控制伺服环路进行同步鉴相。在现有技术中