[发明专利]一种基于微腔光梳的光频原子钟的实现方法

权利要求书

1.一种基于微腔光梳的光频原子钟的实现方法，其特征在于，光频原子钟包括泵浦光源、微腔光梳、扩谱装置和两路锁相环，在具体的控制过程中，包括以下步骤：

利用微腔光梳从泵浦光源输出的光信号中获得重复频率处于光电探测器工作带宽内的微腔光学频率梳，利用扩谱装置将微腔光学频率梳的光谱扩展到一个倍频程以上的宽度，得到扩谱光梳；

通过第三光电探测器对扩谱光梳的重复频率f_rep进行探测；

通过将扩谱光梳的第n梳齿频率f_n＝f_ceo+nf_rep倍频后与第2n梳齿频率f_2n＝f_ceo+2nf_rep进行拍频，得到光梳初始频率f_ceo＝2f_n-f_2n，然后通过第一锁相环PLL1控制泵浦光源的泵浦功率，使光梳初始频率f_ceo锁定到重复频率f_rep上，得到f_ceo＝f_rep/a；

通过第二锁相环PLL2控制泵浦光源的波长，使扩谱光梳第m梳齿频率f_m＝f_ceo+mf_rep锁定到光频钟跃迁频率f_r1上，得到：

f_r1＝f_m+f_rep/b＝f_ceo+mf_rep+f_rep/b＝f_rep/a+mf_rep+f_rep/b

整个系统通过两路锁相环实现将光梳重复频率f_rep锁定到了原子光频钟跃迁频率f_r1上：

其中m、a、b均为常数，

同时光频跃迁频率f_r1也经微腔光梳分频后将其稳定度传递到了重复频率f_rep上，从而实现高稳定度的微波频率f_rep输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于微腔光梳的光频原子钟的实现方法，其特征在于，所述光频原子钟还包括激光器、原子吸收泡及反馈控制回路，原子吸收泡通过反馈控制回路与激光器连接，通过原子吸收泡和反馈控制回路将激光器的输出频率反馈锁定到光频跃迁频率f_r1上。

3.根据权利要求2所述的一种基于微腔光梳的光频原子钟的实现方法，其特征在于，所述激光器输出频率经过原子跃迁谱线、分子跃迁谱线或离子跃迁谱线稳频。

4.根据权利要求2所述的一种基于微腔光梳的光频原子钟的实现方法，其特征在于，所述反馈控制回路上设置有第四光电检测器。

5.根据权利要求1所述的一种基于微腔光梳的光频原子钟的实现方法，其特征在于，所述微腔光梳为产生重复频率在普通光电探测器工作带宽内的微型腔体结构。

6.根据权利要求1所述的一种基于微腔光梳的光频原子钟的实现方法，其特征在于，所述光频原子钟包括第一光电探测器，所述第一光电探测器与第一锁相环PLL1连接，第一光电探测器用于检测光梳初始频率f_ceo。

7.根据权利要求1所述的一种基于微腔光梳的光频原子钟的实现方法，其特征在于，所述光频原子钟包括第二光电探测器，所述第二光电探测器与第二锁相环PLL2连接，第二光电探测器用于检测第m梳齿频率f_m与光频钟跃迁频率f_r1之间的频率差。