[发明专利]一种喷泉式光钟及其实现方法

权利要求书

1.一种喷泉式光钟，其特征在于，包括：698nm钟激光单元、声光调制单元、锶原子炉、冷却激光单元、461nm探测激光单元、光电探测器、光束调节单元以及伺服电路单元；

其中，所述698nm钟激光单元的出光端朝向所述声光调制单元，所述698nm钟激光单元出光端出射的698nm激光经声光调制单元后得到第一激光；

所述光束调节单元设置在所述第一激光的光路上，所述第一激光经所述光束调节单元得到第二激光，且所述第二激光和所述第一激光平行；

所述冷却激光单元的出光端朝向所述锶原子炉喷射形成的锶原子束，经所述冷却激光单元出光端出射的激光对所述锶原子束管中的锶原子进行冷却并形成光学黏团，所述光学黏团以速度v为初速度，在重力的影响下上升下降与所述第一激光以及所述第二激光相互作用形成拉姆塞谱线后进入荧光探测区；

所述461nm探测激光单元的出光端出射的461nm激光与荧光探测区的锶原子相互作用，以探测得到包含钟跃迁信息的拉姆塞谱信号；

所述光电探测器的信号输出端与所述伺服电路单元的信号输入端连接，所述伺服电路的信号输出端与所述声光调制单元的信号输入端连接，所述光电探测器被配置为探测所述包含钟跃迁信息的拉姆塞谱信号，所述伺服电路单元将包含钟跃迁信息的拉姆塞谱信号转化为误差信号，并依据误差信号产生伺服信号以反馈控制所述声光调制单元。

2.根据权利要求1所述的喷泉式光钟，其特征在于，所述第一激光和/或所述第二激光选自脉冲型激光或连续型激光。

3.根据权利要求2所述的喷泉式光钟，其特征在于，若所述第一激光和所述第二激光与所述光学黏团相互作用均形成π/2脉冲，则所述光学黏团与所述第一激光以及所述第二激光共相互作用4次形成拉姆塞谱线后进入荧光探测区。

4.根据权利要求2所述的喷泉式光钟，其特征在于，若所述第一激光与所述光学黏团相互作用形成π/2脉冲，所述第二激光与所述光学黏团相互作用形成π脉冲，则所述光学黏团与所述第一激光相互作用2次，与所述第二激光相互作用1次形成拉姆塞谱线后进入荧光探测区。

5.根据权利要求1-4任一项所述的喷泉式光钟，其特征在于，还包括：第一光学谐振腔；

所述第一光学谐振腔位于所述第一激光的光路上，所述第一光学谐振腔用于使所述第一激光和所述光学黏团相互作用。

6.根据权利要求5所述的喷泉式光钟，其特征在于，还包括：第二光学谐振腔；

所述第二光学谐振腔位于所述第二激光的光路上，所述第二光学谐振腔用于使所述第二激光和所述光学黏团相互作用。

7.根据权利要求1-6任一项所述的喷泉式光钟，其特征在于，所述v为1-10m/s。

8.根据权利要求1-7任一项所述的喷泉式光钟，其特征在于，所述光学黏团包含1*10⁵-1*10⁸个原子。

9.根据权利要求6所述的喷泉式光钟，其特征在于，所述第一光学谐振腔和/或所述第二光学谐振腔的细度为50-5000。

10.一种喷泉式光钟的实现方法，其特征在于，所述实现方法用于实现权利要求1-9任一项所述的喷泉式光钟，包括以下步骤：

698nm钟激光单元出射的激光进入声光调制单元得到第一激光，所述第一激光经光束调节单元得到第二激光，所述第二激光和所述第一激光平行；

冷却激光单元出射的激光对锶原子炉喷射的锶原子进行冷却并形成光学黏团，所述光学黏团以速度v为初速度，在重力的影响下上升下降与所述第一激光以及所述第二激光相互作用形成拉姆塞谱线后进入荧光探测区；

461nm探测激光单元出射的461nm激光用于与荧光探测区的锶原子相互作用，以探测得到包含钟跃迁信息的拉姆塞谱信号；

使用光电探测器探测包含钟跃迁信息的拉姆塞谱信号，并将所述包含钟跃迁信息的拉姆塞谱信号输入至伺服电路单元，所述伺服电路单元将包含钟跃迁信息的拉姆塞谱信号转化为误差信号，并根据所述误差信号产生伺服信号以反馈控制声光调制单元。