[发明专利]频率稳定度按照τ-1变化的原子钟

说明书

技术领域

本发明涉及一种频率稳定度按照τ^-1变化的原子钟，使两个脉冲光抽运原子钟交替运转，实现连续探测本地振荡器与原子的相位差，消除迪克效应，实现频率稳定度按照τ^-1变化，提高原子钟的频率稳定度。

背景技术

自从原子钟诞生以来，每十年性能提升约一个数量级。气泡式脉冲光抽运原子钟因其体积小，重量轻、功耗低、频率稳定度高，是新一代卫星导航系统高效能星载钟候选者之一。但是脉冲光抽运原子钟，在进行脉冲光抽运和探测时，无法探测本地振荡器与原子相位差，这样使得微波信号的相位噪声通过迪克效应叠加到原子跃迁信号进而限制原子钟的频率稳定度。为了减小迪克效应，微波原子钟一般需要采用具有极低相位噪声的本地振荡器(参考文献：Chambon D,Bize S,Lours M,et al.Design and realization of a flywheel oscillator for advanced time and frequency metrology[J].Rev.Sci.Instrum.,2005,76:094704)。但其价格昂贵，维护成本高，且其频率稳定度按照τ^-1/2变化。

本发明提出一种频率稳定度按照τ^-1变化的原子钟系统，采用两个脉冲光抽运原子钟交替运转的技术，实现连续探测本地振荡器与原子的相位差，从而消除迪克效应，实现原子钟频率稳定度按照τ^-1变化，提高原子钟的频率稳定。

发明内容

本发明涉及一种频率稳定度按照τ^-1变化的原子钟。本发明针对传统脉冲光抽运原子钟的阿兰偏差按照τ^-1/2变化，采用两个脉冲光抽运原子钟交替运转的方法，实现连续探测本地振荡器与原子的相位差，从而消除迪克效应，实现原子钟频率稳定度按照τ^-1变化，提高原子钟的频率稳定。

一种频率稳定度按照τ^-1变化的原子钟，其特点在于，包括半导体激光器、第一脉冲光抽运原子钟、第二脉冲光抽运原子钟、控制系统、本地振荡器和分束器，

所述的半导体激光器产生的激光经所述的分束器分为两路光束，第一路光束经第一脉冲光抽运原子钟进入控制系统，第二路光束经第二脉冲光抽运原子钟进入控制系统，该控制系统的第一输出端与第一脉冲光抽运原子钟的控制端相连，该控制系统的第二输出端与第二脉冲光抽运原子钟的控制端相连，该控制系统的第三输出端与本地振荡器的输入端相连，该本地振荡器的第一输出端与第一脉冲光抽运原子钟的微波输入端相连，该本地振荡器的第二输出端与第二脉冲光抽运原子钟的微波输入端相连，该本地振荡器的第三输出频率外用，所述的第一脉冲光抽运原子钟和第二脉冲光抽运原子钟交替运行闭环锁定。

所述的第一脉冲光抽运原子钟包括第一声光调制器、第一起偏器、第一物理系统、第一检偏器及第一探测器；

所述的第二脉冲光抽运原子钟包括第二声光调制器、第二起偏器、第二物理系统、第二检偏器及第二探测器；

所述的本地振荡器包括受控晶体振荡器和微波频率综合器；

所述的分束器的第一输出端与第一声光调制器的光输入端相连，所述的第一声光调制器的输出端与第一起偏器的输入端相连，所述的第一起偏器的输出端与第一物理系统的光输入端相连，所述的第一物理系统的输出端与第一检偏器的输入端相连，所述的第一检偏器的输出端与第一探测器的输入端相连，所述的第一探测器的输出端与控制系统的第一输入端相连，所述的控制系统的第一输出端与第一声光调制器的控制端相连；

所述的分束器的第二输出端与第二声光调制器的光输入端，所述的第二声光调制器的输出端与第二起偏器32的输入端相连，所述的第二起偏器的输出端与第二物理系统的光输入端相连，所述的第二物理系统的输出端与第二检偏器的输入端相连，所述的第二检偏器的输出端与第二探测器的输入端相连，所述的第二探测器的输出端与控制系统的第二输入端相连，控制系统的第二输出端与第二声光调制器的控制端相连；

所述控制系统的第三输出端与受控晶体振荡器的输入端相连，所述受控晶体振荡器的第一输出端与微波频率综合器的输入端相连，所述受控晶体振荡器的第二输出端输出频率外用，所述的微波频率综合器的第一输出端与第一物理系统的微波输入端相连，所述的微波频率综合器的第二输出端与第二物理系统的微波输入端相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：