KR102411412B1 - Apparatus and method for controlling atomic clock laser calibration - Google Patents
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Abstract
본 개시는 원자시계 레이저 보정 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 칩 스케일 원자 시계 시스템에서 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 경우, 오프셋 정보를 이용하여 흡수선의 기울기를 보정함으로써, 흡수선의 최저점을 유지할 수 있도록 레이저 광원의 입력 전류를 제어하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다. The present disclosure relates to an atomic clock laser correction control apparatus and method, particularly, when the lowest point of the absorption line is not formed in a chip-scale atomic clock system, by correcting the slope of the absorption line using offset information so as to maintain the lowest point of the absorption line An atomic clock laser calibration control apparatus and method for controlling an input current of a laser light source may be provided.
Description
본 실시예들은 칩 스케일 원자시계 레이저 보정 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present embodiments relate to a chip-scale atomic clock laser correction control apparatus and method.
Chip-Scale 원자시계(이하 CSAC)는 원자의 고유공명주파수를 기준으로 구현되는 전자 타이밍 기기이다. 원자시계는 원자 결맞음 고분해 분광기술을 이용하여 세슘 원자의 좁은 CPT(Coherent Population Trapping) 스펙트럼을 생성하고 이를 이용하여 높은 정밀도를 가지는 주파수를 제공하는 것이다. The Chip-Scale Atomic Clock (hereinafter CSAC) is an electronic timing device implemented based on the natural resonance frequency of an atom. Atomic clock uses atomic coherence high-resolution spectroscopy technology to generate a narrow CPT (Coherent Population Trapping) spectrum of cesium atoms, and uses this to provide a high-precision frequency.
이러한 원자시계를 작동시켜 그 시간 간격의 정밀도를 높이기 위해서는 주파수의 안정적인 제어를 위해 물리부 내 적정 온도설정 및 설정온도 안정화와 Lock-in 방식을 사용한 VCSEL 전류에 따른 흡수선 신호의 제어 안정화 유지가 필요하다. 한편, 물리부 내부 온도를 고온으로 설정하거나 입력 RF 신호의 세기를 강하게 입력하는 경우 흡수선의 Deep 모양이 유지되지 않아 제어할 수 없는 문제가 발생한다. In order to operate such an atomic clock and increase the precision of the time interval, it is necessary to set an appropriate temperature in the physical part and stabilize the set temperature for stable control of the frequency, and to maintain the control stabilization of the absorption line signal according to the VCSEL current using the lock-in method. . On the other hand, when the internal temperature of the physical part is set to a high temperature or the intensity of an input RF signal is strongly input, the deep shape of the absorption line is not maintained, and thus an uncontrollable problem occurs.
따라서, 이러한 문제를 해결하여 다양한 온도 변화에서도 정확도 높은 원자시계 제어 방식이 요구된다. Accordingly, an atomic clock control method with high accuracy even in various temperature changes is required to solve this problem.
이러한 배경에서, 본 실시예들은 높은 정확도와 안정성을 제공하기 위한 원자시계 레이저 보정 제어 장치 및 방법을 제안하고자 한다.In this background, the present embodiments intend to propose an atomic clock laser correction control apparatus and method for providing high accuracy and stability.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 실시예들은 레이저 광원에서 조사된 레이저가 마이크로 셀을 통과하여 포토 다이오드에 수신되는 경우, 레이저 광원에 입력되는 입력 전류 별 포토 다이오드 수신 신호를 확인하고, 포토다이오드 수신 신호를 이용하여 흡수선을 생성하는 흡수선 생성부, 흡수선을 이용하여 흡수선의 최저점(deep)을 결정하고, 최저점에서의 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 기준 전류로 설정하는 전류 설정부, 미리 설정된 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건의 만족 여부를 판단하는 조건 판단부 및 기준 전류를 중심으로 산출되는 제1 갭 정보를 이용하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어하고, 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 제1갭 정보에 오프셋 정보를 추가 적용한 제2 갭 정보를 이용하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어하는 전류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치를 제공할 수 있다.In order to achieve the above object, in one aspect, the present embodiments check the photodiode reception signal for each input current input to the laser light source when the laser irradiated from the laser light source passes through the microcell and is received by the photodiode, and , an absorption line generator that generates an absorption line using the photodiode received signal, determines the deepest point of the absorption line using the absorption line, and sets the input current input to the laser light source at the lowest point as a reference current Input input to the laser light source so that the lowest point of the absorption line is maintained using the current setting unit, the condition determining unit determining whether a condition in which the preset lowest point of the absorption line is not formed is satisfied, and the first gap information calculated based on the reference current When it is determined that the current is controlled and the condition that the lowest point of the absorption line is not formed is satisfied, the input current input to the laser light source so that the lowest point of the absorption line is maintained using the second gap information in which the offset information is additionally applied to the first gap information It is possible to provide an atomic clock laser correction control device comprising a current controller for controlling the.
다른 측면에서, 본 실시예들은 레이저 광원에서 조사된 레이저가 마이크로 셀을 통과하여 포토 다이오드에 수신되는 경우, 레이저 광원에 입력되는 입력 전류 별 포토 다이오드 수신 신호를 확인하고, 포토다이오드 수신 신호를 이용하여 흡수선을 생성하는 흡수선 생성 단계, 흡수선을 이용하여 흡수선의 최저점(deep)을 결정하고, 최저점에서의 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 기준 전류로 설정하는 전류 설정 단계, 미리 설정된 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건의 만족 여부를 판단하는 조건 판단 단계 및 기준 전류를 중심으로 산출되는 제1 갭 정보를 이용하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어하고, 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 제1갭 정보에 오프셋 정보를 추가 적용한 제2 갭 정보를 이용하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어하는 전류 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 방법을 제공할 수 있다.In another aspect, in the present embodiments, when the laser irradiated from the laser light source passes through the microcell and is received by the photodiode, the photodiode reception signal for each input current input to the laser light source is checked, and the photodiode reception signal is used to An absorption line generation step that generates an absorption line, the deepest point of the absorption line is determined using the absorption line, and the input current input to the laser light source at the lowest point is set as a reference current Input input to the laser light source so that the lowest point of the absorption line is maintained using the current setting step, the condition determination step of determining whether a condition in which a preset lowest point of the absorption line is not formed is satisfied, and the first gap information calculated based on the reference current When it is determined that the current is controlled and the condition that the lowest point of the absorption line is not formed is satisfied, the input current input to the laser light source so that the lowest point of the absorption line is maintained using the second gap information in which the offset information is additionally applied to the first gap information It is possible to provide an atomic clock laser correction control method comprising a current control step for controlling the.
본 실시예들에 의하면, 높은 정확도와 안정성을 제공하기 위한 원자시계 레이저 보정 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다. According to the present embodiments, it is possible to provide an atomic clock laser correction control apparatus and method for providing high accuracy and stability.
도 1은 본 개시가 적용될 수 있는 시스템 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시가 적용될 수 있는 시스템의 제어 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선 탐색 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선 생성 및 최저점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 제 1 갭 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 입력 전류 제어 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건에서의 흡수선을 설명하기 위한 도면이다
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건에서의 제 1 갭 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 오프셋 정보를 이용한 입력 전류 제어 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건에서의 기울기 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 제 2 갭 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 방법에 대한 흐름도이다.1 is a diagram exemplarily illustrating a system configuration to which the present disclosure can be applied.
2 is a flowchart for explaining a control algorithm of a system to which the present disclosure can be applied.
3 is a diagram illustrating a configuration of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a flowchart for explaining an absorption line search operation of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 5 is a diagram for explaining generation of an absorption line and a lowest point of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a view for explaining first gap information of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a flowchart illustrating an input current control operation of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a view for explaining an absorption line under a condition that the lowest point of the absorption line of the atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure is not formed;
9 is a view for explaining first gap information in a condition in which the lowest point of an absorption line of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure is not formed.
10 is a flowchart illustrating an input current control operation using offset information of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
11 is a view for explaining tilt correction under a condition that the lowest point of the absorption line of the atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure is not formed.
12 is a view for explaining second gap information of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
13 is a flowchart illustrating an atomic clock laser correction control method according to an embodiment of the present disclosure.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same components may have the same reference numerals as much as possible even though they are indicated in different drawings. In addition, in describing the present embodiments, if it is determined that a detailed description of a related well-known configuration or function may obscure the gist of the present technical idea, the detailed description may be omitted. When "includes", "having", "consisting of", etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless "only" is used. When a component is expressed in the singular, it may include a case in which the plural is included unless otherwise explicitly stated.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. In addition, in describing the components of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, order, or number of the elements are not limited by the terms.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다. In the description of the positional relationship of the components, when it is described that two or more components are "connected", "coupled" or "connected", two or more components are directly "connected", "coupled" or "connected" ", but it will be understood that two or more components and other components may be further "interposed" and "connected," "coupled," or "connected." Here, other components may be included in one or more of two or more components that are “connected”, “coupled” or “connected” to each other.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the description of the temporal flow relationship related to the components, the operation method or the production method, for example, the temporal precedence relationship such as "after", "after", "after", "before", etc. Alternatively, when a flow precedence relationship is described, it may include a case where it is not continuous unless "immediately" or "directly" is used.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.On the other hand, when numerical values or corresponding information (eg, level, etc.) for a component are mentioned, even if there is no separate explicit description, the numerical value or the corresponding information is based on various factors (eg, process factors, internal or external shock, Noise, etc.) may be interpreted as including an error range that may occur.
본 명세서에서 원자시계는 결맞은 밀도 포획(Coherent Population Trapping) 현상을 이용하는 광학적 (all-optical) 원자시계를 의미한다. 통상, 결맞음 밀도 포획(Coherent Population Trapping, CPT)이라 함은 2개의 결맞음 방사장(coherent radiation fileds)들에 의한 2개의 바닥상태가 하나의 공통 여기 상태로의 커플링 여기 과정에서 간섭효과(interference effects)를 야기하는 현상을 의미할 수 있다. In the present specification, the atomic clock refers to an all-optical atomic clock using a coherent population trapping phenomenon. In general, Coherent Population Trapping (CPT) refers to interference effects in the coupling excitation process of two ground states by two coherent radiation fields into one common excited state. It may mean a phenomenon that causes
본 명세서에서 레이저 광원은 특정 파장의 레이저 광을 발생시키는 광 발생부를 의미하는 것으로, VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, 수직 공진 표면 발광 레이저)과 같은 레이저 다이오드를 포괄하는 의미이다. 따라서, 본 명세서에서의 레이저 광원은 VCSEL을 일 예로 설명하나, 전술한 의미를 만족하는 객체는 모두 해당될 수 있다.As used herein, the laser light source refers to a light generator that generates laser light of a specific wavelength, and includes a laser diode such as a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). Accordingly, the laser light source in the present specification describes a VCSEL as an example, but any object satisfying the above-described meaning may be applied.
본 명세서에서의 마이크로 셀은 칩 스케일 원자시계를 구성하는 원자 셀로 세슘(Cs)이나 루비듐(Rb)과 같은 알칼리 원자를 포함할 수 있다. A micro cell in the present specification is an atomic cell constituting a chip scale atomic clock and may include alkali atoms such as cesium (Cs) or rubidium (Rb).
본 명세서에서의 디더링(dithering) 폭은 미리 설정된 디더 주파수 또는 미리 설정된 디더 진폭을 의미할 수 있다.In the present specification, a dithering width may mean a preset dither frequency or a preset dither amplitude.
도 1은 본 개시가 적용될 수 있는 시스템 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram exemplarily illustrating a system configuration to which the present disclosure can be applied.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 원자 시계 시스템(100)은 물리부와 제어부로 구분될 수 있다. 예를 들면, 원자 시계 시스템(100)의 물리부(110)는 광원(101), 렌즈(102), 파장판(103), 분광을 위한 마이크로 셀(104), 신호검출을 위한 포토 다이오드(105), 온도조절을 위한 히터(106)와 온도센서, 전자장 발생을 위한 솔레노이드(107), 그리고 외부자장을 차폐하기 위한 자기차폐를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the
예를 들면, 원자 시계 시스템(100)의 제어부는 광원 구동을 위한 전류 제어 장치(120) 및 온도 제어 장치(140), 주파수 및 변조 주파수 안정화를 위한 되먹임 회로, 주파수변조를 위한 주파수합성기(130), 1 pps 신호와 10 MHz 신호를 발생시키는 회로(160), 그리고 전체 시스템 자동화 회로(150) 등을 포함할 수 있다. For example, the control unit of the
본 명세서에서 설명하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치(120)는 광원(101)으로 인가되는 전류를 제어한다는 측면에서 원자 시계 시스템(100)의 전류 제어 장치(120)일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것일 뿐, 원자 시계 시스템(100)의 구성 또는 다양한 실시 형태에 따라서 원자시계 레이저 보정 제어 장치(120)는 원자 시계 시스템(100)에 구성되는 별도의 제어 장치를 의미할 수도 있다. The atomic clock laser
도 2는 본 개시가 적용될 수 있는 시스템의 제어 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart for explaining a control algorithm of a system to which the present disclosure can be applied.
도 2를 참조하여, 원자 시계 시스템(100)의 제어를 위한 알고리즘에 대한 일 예를 설명한다. 원자 시계 시스템(100)의 제어 알고리즘은 물리부에 공급되는 온도, 전류, PLL 제어 및 포토 다이오드 출력값을 이용하여 기준 주파수를 제어하는 SW 제어 알고리즘을 포함할 수 있다. An example of an algorithm for controlling the
원자 시계 시스템(100)의 제어 알고리즘은 온도 제어를 포함할 수 있다(S210). 예를 들어, 원자 시계 시스템(100)의 온도 제어 알고리즘은 물리부 내 원자 활성화를 위한 온도를 제공할 수 있다. 온도 제어 알고리즘은 원자시계 제어의 기준이 되는 흡수선 및 CPT 신호를 검출하기 위해 셀 내부를 충분히 가열하여 내부에 있는 원자를 활성화 시킬 수 있다. 또한, 온도 제어 알고리즘은 목표 온도 가열 후에 셀 내부 온도를 안정화 시킬 수 있다.The control algorithm of the
원자 시계 시스템(100)의 제어 알고리즘은 PLL(Phase-Locked Loop) 제어를 포함할 수 있다(S220). 예를 들어, 원자 시계 시스템(100)의 PLL 제어 알고리즘은 마이크로파 합성회로의 PLL 소자가 정상적으로 제어 주파수로 위상 잠금이 수행되었는지를 확인할 수 있다. 이러한 확인은 PLL 소자에서 출력되는 Lock Flag Pin의 신호를 통해 확인할 수 있다. The control algorithm of the
원자 시계 시스템(100)의 제어 알고리즘은 전류 제어를 포함할 수 있다(S230). 예를 들어, 원자 시계 시스템(100)의 전류 제어 알고리즘은 주파수 제어의 기준인 CPT 신호를 얻기 위해 VCSEL 입력 전류를 흡수선 최저점에 유지하도록 할 수 있다. 또한, 전류 제어 알고리즘은 VCSEL 입력 전류에 따른 물리부 내부 온도 변화를 제어할 수 있다. 전류 제어 알고리즘은 흡수선 최저점 외에 유사 Deep 간의 분별력을 향상시킬 수도 있다. The control algorithm of the
원자 시계 시스템(100)의 제어 알고리즘은 CPT scan을 포함할 수 있다(S240). 예를 들어, 원자 시계 시스템(100)의 CPT scan은 흡수선 탐색을 통하여 VCSEL 입력 전류를 특정하고, 특정된 값을 고정하여 RF 주파수를 스캔할 수 있다. 또는, 원자 시계 시스템(100)의 CPT scan은 CPT 신호를 스캔하기 위한 과정으로, 물리부에 공급된 Nominal RF Frequency에서 Dithering 주파수 +-0.5 kHz, 전체 스캔 주파수 +-30kHz를 100 Hz 단위로 스캔한 후 Lock-in Amp 알고리즘을 적용할 수 있다. 예를 들어, Nominal RF Frequency는 미리 설정될 수 있다. 일 예로, Nominal RF Frequency 는 물리부 테스트 후 확정된 RF값일 수 있다. The control algorithm of the
원자 시계 시스템(100)의 제어 알고리즘은 TCXO 제어를 포함할 수 있다(S250). 예를 들어, 원자 시계 시스템(100)의 TCXO 제어는 국소 진동자(local oscillator)로 TCXO(Temperature Compensated crystal Oscillator)를 사용하고, 10 MHz를 기준 주파수로 사용할 수 있다. 또한, TCXO 제어는 CPT 신호를 에러 신호로 사용하여 국소 진동자의 전압 제어 단자에 피드백 함으로써 전체 마이크로파 주파수를 안정화할 수 있다. The control algorithm of the
원자 시계 시스템(100)의 제어 알고리즘은 통합 제어를 포함할 수 있다(S260). 예를 들어, 원자 시계 시스템(100)의 통합 제어는 주파수 제어 알고리즘을 의미할 수 있다. 주파수 제어 알고리즘은 CPT 탐색 알고리즘과 동일하게 Square signal Lock-in amp 구조로 수행할 수 있고, 센싱에서 제어까지의 Delay를 최소화하기 위해 최소한의 샘플만 수집하여 제어를 수행할 수 있다. 이러한 제어 방법은 여러 샘플을 모아 제어하는 방식이 얻을 수 있는 Averaging 효과 대신 빠른 제어를 통한 Delay 감소의 효과를 얻을 수 있다.The control algorithm of the
원자 시계 시스템(100)의 제어 알고리즘은 Bias level sensing을 포함할 수 있다(S270). 예를 들어, 원자 시계 시스템(100)의 Bias level sensing은 포토 다이오드의 bias 레벨로 물리부 셀의 온도를 추정할 수 있다. 또한, Bias level sensing은 heater와 셀의 유격에서 오는 오차 및 지연 없이 셀 자체의 온도를 얻을 수 있어 thermistor 보다 정확한 온도 제어를 할 수 있다. The control algorithm of the
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치(120)는, 레이저 광원에서 조사된 레이저가 마이크로 셀을 통과하여 포토 다이오드에 수신되는 경우, 레이저 광원에 입력되는 입력 전류 별 포토 다이오드 수신 신호를 확인하고, 포토 다이오드 수신 신호를 이용하여 흡수선을 생성하는 흡수선 생성부(310), 흡수선 생성부에서 생성된 흡수선을 이용하여 흡수선의 최저점(deep)을 결정하고, 최저점에서의 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 기준 전류로 설정하는 전류 설정부(320), 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 미리 설정하고, 해당 조건의 만족 여부를 판단하는 조건 판단부(330) 및 기준 전류를 중심으로 산출되는 제1 갭 정보를 이용하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어하고, 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 제1 갭 정보에 오프셋 정보를 추가 적용한 제2 갭 정보를 이용하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어하는 전류 제어부(340)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , in the atomic clock laser
일 예에 따라 흡수선 생성부(310)는 레이저 광원에 인가하는 전류를 스캔하여 원자 셀이 투과하는 레이져의 빛을 흡수하는 흡수선을 찾을 수 있다. 예를 들어, 흡수선 생성부(310)는 원자 셀로부터 투과되는 광을 수신하여 원자의 에너지 레벨 변화를 검출하는 포토 다이오드를 이용하여 수신한 신호에 의해 생성될 수 있다. According to an example, the
일 예에 따라 전류 설정부(320)는 흡수선 생성부에 의해 생성된 흡수선 정보에 기초하여 흡수선의 기울기가 0인 지점을 흡수선의 최저점으로 결정할 수 있다. 또한, 전류 설정부(320)는 결정된 흡수선의 최저점에서의 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 기준 전류로 설정할 수 있다. 예를 들어, 기준 전류는 흡수선의 최저점에 해당하므로 기준 전류의 제 1 갭 정보는 0일 수 있다. According to an example, the
일 예에 따라 조건 판단부(330)는 온도 정보 및 RF(Radio Frequency) 파워 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 미리 설정할 수 있다. 조건 판단부(330)는 온도 정보 및 RF(Radio Frequency) 파워 정보 중 적어도 하나의 정보가 미리 설정된 조건을 초과하는지 여부를 기준으로 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.According to an example, the
일 예에 따라 전류 제어부(340)는 설정된 기준 전류를 중심으로 미리 설정된 디더링(dithering) 폭만큼 증가된 전류를 제1 디더링 지점으로 설정하고, 디더링 폭만큼 감소된 전류를 제2 디더링 지점으로 설정할 수 있다. 전류 제어부(340)는 제1 디더링 지점과 제2 디더링 지점에서 측정되는 각각의 포토 다이오드 수신 신호의 차이 값을 제1 갭 정보로 산출할 수 있다. 디더링 폭은 미리 설정될 수 있으며, 입력 전류 범위 전체에 대해서 동일하게 설정될 수 있다. 또는 디더링 폭은 입력 전류 구간에 따라 다르게 설정될 수도 있다. 또는 디더링 폭은 흡수선 최저점을 기준으로 서로 다르게 설정될 수도 있다. 예를 들어, 흡수선 최저점 일정 범위 내에서의 디더링 폭과 흡수선 최저점 일정 범위를 벗어나는 구간에서의 디더링 폭은 서로 다르게 설정될 수도 있다.According to an example, the
다른 일 예에 따라 전류 제어부(340)는 흡수선의 최저점이 형성되면, 기준 전류에 제1 갭 정보를 차감한 값을 다시 기준 전류로 변경하여 설정하고, 변경된 기준 전류를 레이저 광원에 입력되는 입력 전류로 피드백하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 제어할 수 있다. According to another example, when the lowest point of the absorption line is formed, the
또 다른 일 예에 따라 전류 제어부(340)는 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하는 경우, 흡수선의 최저점을 결정할 수 없다. 따라서, 전류 제어부(340)는 제1 갭 정보에서 오프셋 정보를 차감하여 제2 갭 정보로 설정할 수 있다. 전류 제어부(340)는 흡수선의 최저점이 형성된 경우에 설정된 기준 전류에서 상기 제2 갭 정보를 차감한 값을 다시 기준 전류로 변경하여 설정하고, 변경된 기준 전류를 레이저 광원에 입력되는 입력 전류로 피드백하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 제어할 수 있다. 따라서, 전류 제어부(340)는 오프셋 정보를 이용하여 흡수선의 기울기를 보정하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 제어할 수 있다. According to another example, when the condition that the lowest point of the absorption line is not formed is satisfied, the
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선 탐색 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 4 is a flowchart for explaining an absorption line search operation of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
도 4를 참조하여, 원자시계 레이저 보정 제어 장치(120)의 흡수선 탐색에 대한 일 예를 설명한다. 원자시계 레이저 보정 제어 장치(120)의 흡수선 생성부(310)는 레이저 광원에 전류가 입력되면 포토 다이오드에서 신호를 수신할 수 있고, 이러한 포토 다이오드 수신 신호를 연결하여 입력 전류에 따른 흡수선을 생성할 수 있다. 따라서, 흡수선 생성부(310)는 흡수선 생성 동작과 생성된 흡수선의 탐색 동작을 진행할 수 있다. An example of the absorption line search of the atomic clock laser
흡수선 생성부(310)는 레이저 광원의 입력 전류를 설정된 탐색 범위의 최소 전류로 설정할 수 있다(S400). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 탐색 범위의 최소 전류(S.Amin)를 기준이 되는 입력 전류(V.C)로 설정하여, 설정된 탐색 범위의 최소 전류 지점으로부터 탐색을 시작할 수 있다.The
흡수선 생성부(310)는 기준 입력 전류보다 미리 설정된 디더링 폭만큼 감소된 전류를 산출할 수 있다(S401). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 기준 입력 전류(V.C)로 설정된 탐색 범위의 최소 전류를 보다 미리 설정된 디더링 폭(Dither step)만큼 감소된 전류(V.Clow)의 위치를 산출할 수 있다.The
흡수선 생성부(310)는 미리 설정된 디더링 폭만큼 감소된 전류를 입력한 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호를 획득할 수 있다(S402). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 감소된 전류(V.Clow)를 레이저 광원에 입력하여 수신된 포토 다이오드 신호(PDlow)를 획득할 수 있다. The
흡수선 생성부(310)는 기준 입력 전류보다 미리 설정된 디더링 폭만큼 증가된 전류를 산출할 수 있다(S403). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 기준 입력 전류(V.C)로 설정된 탐색 범위의 최소 전류를 보다 미리 설정된 디더링 폭(Dither step)만큼 증가된 전류(V.Chigh)의 위치를 산출할 수 있다.The
흡수선 생성부(310)는 미리 설정된 디더링 폭만큼 증가된 전류를 입력한 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호를 획득할 수 있다(S404). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 증가된 전류(V.Chigh)를 레이저 광원에 입력하여 수신된 포토 다이오드 신호(PDhigh)를 획득할 수 있다. The
흡수선 생성부(310)는 각각의 전류에서 수신되는 포토 다이오드 신호를 이용하여 기준 입력 전류에서의 기울기를 산출할 수 있다(S405). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 증가된 전류(V.Chigh)를 레이저 광원에 입력하여 수신된 포토 다이오드 신호(PDhigh)와 감소된 전류(V.Clow)를 레이저 광원에 입력하여 수신된 포토 다이오드 신호(PDlow)의 차이를 이용하여 기준 입력 전류(V.C)에서의 기울기(Slope)를 산출할 수 있다.The
흡수선 생성부(310)는 미리 설정된 최소기울기와 산출된 기울기를 비교할 수 있다(S406). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 미리 설정된 최소 기울기(Slopemin)를 기준으로 산출한 기울기(Slope)가 작은지 여부를 판단할 수 있다. 이에 따라 판단된 결과는 기울기가 가장 작은 위치에 해당하는 입력 전류를 찾기 위해 사용될 수 있다.The
흡수선 생성부(310)는 미리 설정된 최소 기울기보다 산출된 기울기가 작다고 판단되면, 미리 설정된 최소 기울기를 변경할 수 있다(S407). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 미리 설정된 최소 기울기(Slopemin)보다 산출한 기울기(Slope)가 더 작다고 판단되면, 산출한 기울기(Slope)를 최소 기울기로 설정 값을 변경할 수 있다. When it is determined that the calculated gradient is smaller than the preset minimum gradient, the
흡수선 생성부(310)는 미리 설정된 최소 기울기보다 산출된 기울기가 크다고 판단되면, 기준 입력 전류와 탐색 범위의 최대 전류와 비교할 수 있다(S408). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 미리 설정된 최소 기울기(Slopemin)보다 산출한 기울기(Slope)가 더 크다고 판단되면, 기준 입력 전류(V.C)에 따라 흡수선 탐색 범위 최대 전류(S.Amax)와 비교할 수 있다. 흡수선 생성부(310)는 비교 결과를 이용하여 탐색의 진행 여부를 결정할 수 있다.When it is determined that the calculated slope is greater than the preset minimum slope, the
흡수선 생성부(310)는 기준 입력 전류의 크기를 설정된 크기만큼 증가시켜 다시 탐색을 진행할 수 있다(S409). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 기준 입력 전류(V.C)가 흡수선 탐색 범위 최대 전류(S.Amax)보다 작다고 판단되면, 기준 입력 전류의 크기를 증가시켜 탐색을 다시 진행할 수 있다. The
반면에, 흡수선 생성부(310)는 흡수선 탐색을 종료할 수 있다(S411). 예를 들면, 흡수선 생성부(310)는 기준 입력 전류(V.C)가 흡수선 탐색 범위 최대 전류(S.Amax)보다 같거나 크다고 판단되면, 흡수선 탐색을 완료할 수 있다.On the other hand, the
흡수선 생성부(310)는 탐색을 종료하면, 전술한 도3의 통합 제어를 수행할 수 있다(S412). 반면에, 흡수선 생성부(310)는 탐색을 완료하지 않으면 흡수선 탐색 범위를 재설정하여 다시 탐색을 진행할 수 있다(S410).When the search is finished, the
따라서, 흡수선 생성부(310)는 흡수선 생성 및 탐색을 통해 흡수선의 최저점을 결정하는 것에 관한 상세한 내용은 도 5를 참조하여 후술한다.Accordingly, details of the
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선 생성 및 최저점을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 5 is a diagram for explaining generation of an absorption line and a lowest point of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
도 5를 참조하여, 본 개시에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치(120)의 흡수선 생성부(310)는 흡수선의 최저점을 결정하기 위해 흡수선을 탐색하는 동작을 수행해야 한다. 흡수선 탐색 동작은 주기적으로 수행될 수도 있고, 특정 이벤트 발생 조건을 만족하는 경우에 수행될 수도 있다. 예를 들어, 특정 이벤트 발생 조건은 최저점이 탐색되지 않은 경우 또는 최저점이 사라진 것으로 판단되는 경우 등이 될 수 있으며, 이에 제한은 없다. 본 개시에서는 흡수선의 최저점이 유지되도록 입력 전류를 제어하기 위해서, 흡수선 탐색 동작을 수행한다. Referring to FIG. 5 , the absorption
이하, 원자시계 레이저 보정 제어 장치가 흡수선을 탐색하고 흡수선의 최저점을 결정하는 동작의 일 예를 설명한다. 흡수선 생성부(310)는 생성된 흡수선(500)을 탐색할 수도 있고, 흡수선(500) 생성과 동시에 탐색을 할 수도 있다. 예를 들어, 흡수선 생성부(310)는 레이저 광원에 인가하는 입력 전류를 Scan 하여, 입력 전류 별 원자 셀이 투과하는 레이져의 빛을 통해 흡수선(500)을 생성할 수 있다. 또한, 흡수선 생성부(310)는 입력 전류의 Scan 범위를 줄여가며 전술한 흡수선 탐색 과정을 반복 수행할 수 있다. 이에 따라서, 레이저 입력 전류에 따른 셀 온도 변화의 영향을 최소화할 수 있다. Hereinafter, an example of an operation in which the atomic clock laser correction control device searches for an absorption line and determines the lowest point of the absorption line will be described. The
또한, 흡수선 생성부(310)는 물리부의 온도가 설정 온도에서 유지되면, 레이저 광원의 입력 전류의 제어를 통하여 흡수선(500)을 탐색할 수 있다. 이 때, 전류 설정부(320)는 Lock-in Amp. 방식을 차용하여 흡수선의 최저점(540)을 더욱 분별력 있게 탐색하고 결정할 수 있다. Also, when the temperature of the physical part is maintained at the set temperature, the
예를 들어, 전류 설정부(320)는 흡수선의 최저점(540)에서의 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 기준 전류(510)로 설정할 수 있다. 즉, 본 명세서에서의 기준 전류(510)는 흡수선 생성 과정에서 확인된 흡수선 최저점에서의 입력 전류를 의미한다. For example, the
다른 예를 들어, 전류 설정부(320)는 기준 전류(510)를 기준으로 설정되는 디더링(dithering) 폭의 크기를 변경하여 설정할 수도 있다. 또는 전류 설정부(320)는 설정된 디더링 폭을 이용하여 기준 전류(410)의 위치에서 반복하여 진동하도록 제어할 수도 있다.As another example, the
또 다른 예를 들어, 전류 설정부(320)는 기준 전류(510)를 기준으로 디더링 폭으로 증가한 전류(530)와 디더링 폭으로 감소한 전류(520)를 이용하여 흡수선의 최저점(540)을 결정할 수 있다. 또한, 전류 설정부(320)는 흡수선 생성 및 탐색 결과에 기초하여 흡수선의 기울기가 0인 지점을 산출하고, 산출된 지점을 흡수선의 최저점으로 결정할 수 있다.As another example, the
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 제 1 갭 정보를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining first gap information of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
도 6을 참조하여, 원자시계 레이저 보정 제어 장치가 흡수선의 최저점에서의 기준 전류를 이용하여 제1 갭 정보를 산출하는 동작의 일 예를 설명한다.An example of an operation in which the atomic clock laser correction control apparatus calculates the first gap information using the reference current at the lowest point of the absorption line will be described with reference to FIG. 6 .
예를 들면, 전류 제어부(340)는 기준 전류(510)를 중심으로 미리 설정된 디더링 폭만큼 증가된 전류(530)의 위치를 제1 디더링 지점으로 설정하고, 디더링 폭만큼 감소된 전류(520)의 위치를 제2 디더링 지점으로 설정할 수 있다. For example, the
예를 들어, 전류 제어부(340)는 설정된 기준 전류(510)를 레이저 광원에 입력하는 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호와 기준 전류(510)보다 디더링 폭만큼 증가된 전류(530)를 입력하는 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호와의 차이(610)를 산출할 수 있다. 이때, 수신되는 포토 다이오드 신호의 차이(610)는 기준 전류(510)를 기준으로 양의 값으로 디더링 폭만큼 증가된 전류에서 산출된 값에 해당하여 (+)로 표시될 수 있다. For example, when the
또한, 전류 제어부(340)는 설정된 기준 전류(510)를 레이저 광원에 입력하는 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호와 기준 전류(510)보다 디더링 폭만큼 감소된 전류(520)를 입력하는 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호와의 차이(620)를 산출할 수 있다. 이때, 수신되는 포토 다이오드 신호의 차이(620)는 기준 전류(510)를 기준으로 음의 값으로 디더링 폭만큼 감소된 전류에서 산출된 값에 해당하여 (-)로 표시될 수 있다.In addition, the
따라서, 전류 제어부(340)는 기준 전류(510)를 중심으로 수신되는 포토 다이오드 신호의 차이(610,620)를 이용하여 기준 전류(510)에서의 제 1 갭 정보(630)를 산출할 수 있다. 예를 들면, 기준 전류(510) 이외에도 설정된 간격마다의 전류를 기준으로 제 1 갭 정보들을 산출할 수 있다. 따라서, 전류 제어부(340)는 입력 전류에서 산출된 각각의 제 1 갭 정보(630)를 이용하여 흡수선의 기울기 및 흡수선의 기울기가 0인 지점을 획득할 수 있다. 이 때, 전류 제어부(340)는 기울기 0인 지점이 다수 존재한다 하더라도 입력 전류로부터 일정 간격으로 떨어진 전류에서의 기울기를 추가로 이용하여 최저점을 획득할 수도 있다. Accordingly, the
또한, 전류 제어부(340)는 포토 다이오드 신호의 차이(610,620)인 제 1 갭 정보(630)를 이용하여 흡수선의 최저점에 해당하는 입력 전류를 유지하도록 제어할 수 있다. 이러한 전류 제어부(340)의 입력 전류의 제어 동작은 도7을 참조하여 후술한다. Also, the
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 입력 전류 제어 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating an input current control operation of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
도 7을 참조하여, 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 전류 제어부에서 흡수선이 최저점이 유지되도록 레이저 광원의 입력 전류를 제어하는 동작에 대한 일 예를 설명한다. An example of the operation of controlling the input current of the laser light source so that the absorption line is maintained at the lowest point in the current control unit of the atomic clock laser correction control device will be described with reference to FIG. 7 .
전류 제어부(340)는 레이저 광원에 입력되는 기준 전류를 흡수선의 최저점에서의 입력 전류로 설정할 수 있다(S710). 예를 들면, 전류 제어부(340)는 전류 설정부(330)에서 결정된 흡수선의 최저점(Deep)에서의 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 기준 전류(V.C)로 설정할 수 있다.The
전류 제어부(340)는 기준 입력 전류보다 미리 설정된 디더링 폭만큼 감소된 전류를 산출할 수 있다(S720). 예를 들면, 전류 제어부(340)는 기준 입력 전류(V.C)에서 미리 설정된 디더링 폭(Dither step)만큼 감소된 전류(V.Clow)의 위치를 산출할 수 있다.The
전류 제어부(340)는 미리 설정된 디더링 폭만큼 감소된 전류를 입력한 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호를 획득할 수 있다(S730). 예를 들면, 전류 제어부(340)는 감소된 전류(V.Clow)를 레이저 광원에 입력하여 포토 다이오드에 의해 수신된 신호(PDlow)를 획득할 수 있다. The
전류 제어부(340)는 기준 입력 전류보다 미리 설정된 디더링 폭만큼 증가된 전류를 산출할 수 있다(S740). 예를 들면, 전류 제어부(340)는 기준 입력 전류(V.C)에서 미리 설정된 디더링 폭(Dither step)만큼 증가된 전류(V.Chigh)의 위치를 산출할 수 있다.The
전류 제어부(340)는 미리 설정된 디더링 폭만큼 증가된 전류를 입력한 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호를 획득할 수 있다(S750). 예를 들면, 전류 제어부(340)는 증가된 전류(V.Chigh)를 레이저 광원에 입력하여 포토 다이오드에 의해 수신된 신호(PDhigh)를 획득할 수 있다.The
전류 제어부(340)는 각각의 전류에서 수신되는 포토 다이오드 신호를 이용하여 기준 입력 전류에서의 기울기를 산출할 수 있다(S760). 예를 들면, 전류 제어부(340)는 증가된 전류(V.Chigh)를 레이저 광원에 입력하여 수신된 포토 다이오드 신호(PDhigh)와 감소된 전류(V.Clow)를 레이저 광원에 입력하여 수신된 포토 다이오드 신호(PDlow)의 차이를 이용하여 기준 입력 전류(V.C)에서의 기울기(Slope)를 산출할 수 있다. 이때, 산출된 기울기(Slope)는 기준 전류를 중심으로 산출된 제 1 갭 정보일 수 있다. 제 1 갭 정보에 대한 상세한 내용은 도 6을 참조하여 전술한 바와 같다.The
전류 제어부(340)는 기준 입력 전류를 산출된 기울기를 이용하여 변경 설정할 수 있다(S770). 예를 들면, 전류 제어부(340)는 기존에 설정된 기준 전류(V.C)에서 산출된 기울기(Slope)를 차감한 전류를 기준 전류(V.C)로 변경하고, 변경된 기준 전류(V.C)를 피드백하여 다시 설정된 기준 전류로 사용할 수 있다. 따라서 전류 제어부(340)는 흡수선의 최저점에 해당하는 전류로부터 벗어나 있는 위치를 기준 전류 값으로 피드백하는 과정을 반복 수행함으로써 흡수선의 최저점(Deep)에 입력 전류를 유지할 수 있다.The
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건에서의 흡수선을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining an absorption line under a condition that the lowest point of the absorption line of the atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure is not formed.
도 8을 참조하여, 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 경우에 생성된 흡수선의 일 예를 설명한다. 예를 들어, 원자시계 레이저 보정 제어 장치(120)는 Dithering 방식의 Lock-in Amplifier 제어를 사용하는 경우, 흡수선의 최저점(Deep)의 모양이 유지되는 조건에서 분별력 있는 제어를 할 수 있다. 그러나 원자시계 레이저 보정 제어 장치(120)는 물리부의 온도를 높게 설정하거나 강한 RF 파워 신호를 입력하는 경우에 생성된 흡수선은 흡수선의 최저점(Deep)이 유지되지 않을 수 있다. 이 경우, 기존의 Dithering 방식의 Lock-in Amplifier 제어로는 발산하게 되어 정밀 주파수 제어를 유지할 수 없다. An example of an absorption line generated when the lowest point of the absorption line of the atomic clock laser correction control device is not formed will be described with reference to FIG. 8 . For example, when the lock-in amplifier control of the dithering method is used, the atomic clock laser
따라서, 원자시계 레이저 보정 제어 장치(120)의 조건 판단부(330) 온도 정보 및 RF(Radio Frequency) 파워 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 미리 설정할 수 있다. 조건 판단부(330)는 온도 정보 및 RF(Radio Frequency) 파워 정보 중 적어도 하나의 정보가 미리 설정된 조건을 초과하는 경우에는 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 조건 판단부(330)는 미리 설정된 조건을 초과하는지 여부를 판단함으로써, 생성된 흡수선의 최저점의 모양이 유지되지는 여부를 빠르게 판단할 수 있다. Accordingly, the condition in which the lowest point of the absorption line is not formed may be preset by using at least one of temperature information and radio frequency (RF) power information of the
최저점(Deep) 모양이 유지되지 않는 흡수선(800)을 생성한 경우에 있어서, 기존의 흡수선의 최저점이 존재한 경우의 최저점(840)을 이용하여 제어할 수 있다. 상세한 내용은 도10 내지 도12를 참조하여 후술한다. In the case where the
다만, 흡수선의 최저점(Deep) 모양이 유지되지 않는지 여부는 기존의 흡수선의 최저점(840)에서의 기울기를 이용하여 확인할 수도 있다. However, whether the shape of the deepest point of the absorption line is not maintained may be checked by using the slope at the
예를 들어, 흡수선의 기울기는 기준 전류(810)를 중심으로 미리 설정된 디더링 폭만큼 증가된 전류(830)와 디더링 폭만큼 감소된 전류(820)에서의 수신된 포토 다이오드의 신호를 이용하여 확인할 수 있다. 따라서, 흡수선의 최저점(Deep) 모양이 유지되지 않는 경우에, 흡수선의 기울기는 0인 지점이 없음을 확인할 수 있다.For example, the slope of the absorption line can be confirmed using the signal of the photodiode received at the current 830 increased by a preset dithering width and the current 820 decreased by the dithering width based on the reference current 810. have. Accordingly, when the shape of the deepest point of the absorption line is not maintained, it can be confirmed that there is no point at which the slope of the absorption line is zero.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건에서의 제 1 갭 정보를 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining first gap information in a condition in which the lowest point of an absorption line of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure is not formed.
도 9를 참조하여, 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 전류 제어부가 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건에서 산출한 제1 갭 정보의 일 예를 설명한다. An example of the first gap information calculated under the condition that the lowest point of the absorption line is not formed by the current control unit of the atomic clock laser correction control device will be described with reference to FIG. 9 .
예를 들면, 전류 제어부(340)는 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건에 도달하기 전, 흡수선의 최저점(840)을 이용하여 미리 설정된 기준 전류(810)를 이용할 수 있다. 따라서 전류 제어부(340)는 기준 전류(810)를 중심으로 미리 설정된 디더링 폭만큼 증가된 전류(830)의 위치를 제1 디더링 지점으로 설정하고, 디더링 폭만큼 감소된 전류(820)의 위치를 제2 디더링 지점으로 설정할 수 있다. For example, the
예를 들어, 전류 제어부(340)는 설정된 기준 전류(810), 기준 전류(810)보다 디더링 폭만큼 증가된 전류(830), 및 디더링 폭만큼 감소된 전류(820)를 레이저 광원에 입력하는 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호를 이용하여 포토 다이오드 신호간의 차이(910,920)를 산출할 수 있다. For example, when the
또한, 전류 제어부(340)는 산출한 포토 다이오드 신호간의 차이(910,920)를 이용하여 기준 전류(810)에서의 제 1 갭 정보(930)를 산출할 수 있다. 예를 들면, 기준 전류(810) 이외에도 설정된 간격마다의 전류를 기준으로 제 1 갭 정보들을 산출할 수 있다. 따라서, 전류 제어부(340)는 산출된 제 1 갭 정보(730)를 이용하여 흡수선의 기울기를 획득하여 흡수선의 기울기가 0이 되는 지점이 없으며, 흡수선의 최저점(deep)이 형성되지 않는 것을 확인할 수 있다. 즉, 전류 제어부(340)는 기존의 Dithering 방식의 Lock-in Amplifier 제어로는 안정된 제어를 제공할 수 없다.Also, the
다만, 전류 제어부(340)는 포토 다이오드 신호의 차이(910,920)인 제 1 갭 정보(930)와 오프셋 정보를 추가로 이용하면 흡수선의 최저점에 해당하는 입력 전류를 유지하도록 제어할 수 있다. 이러한 전류 제어부(340)의 입력 전류의 제어 동작은 도10을 참조하여 후술한다. However, the
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 오프셋 정보를 이용한 입력 전류 제어 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating an operation of controlling an input current using offset information of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
도 10을 참조하여, 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 전류 제어부에서 흡수선이 최저점이 형성되지 않는 조건에서의 레이저 광원의 입력 전류를 제어하는 동작에 대한 일 예를 설명한다. 전류 제어부(340)는 레이저 광원에 입력되는 기준 전류를 흡수선의 최저점에서의 입력 전류로 설정할 수 있다(S1010). An example of the operation of controlling the input current of the laser light source under the condition that the lowest point of the absorption line is not formed in the current controller of the atomic clock laser correction control device will be described with reference to FIG. 10 . The
전류 제어부(340)는 기준 입력 전류보다 미리 설정된 디더링 폭만큼 감소된 전류를 산출할 수 있다(S1020).The
전류 제어부(340)는 미리 설정된 디더링 폭만큼 감소된 전류를 입력한 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호를 획득할 수 있다(S1030). The
전류 제어부(340)는 기준 입력 전류보다 미리 설정된 디더링 폭만큼 증가된 전류를 산출할 수 있다(S1040).The
전류 제어부(340)는 미리 설정된 디더링 폭만큼 증가된 전류를 입력한 경우에 수신되는 포토 다이오드 신호를 획득할 수 있다(S1050). 기준 전류를 설정하고 포토 다이오드 신호를 수신하는 상세한 내용은 도 7을 참조하여 전술한 바와 같다.The
한편, 전류 제어부(340)는 흡수선이 최저점이 형성되지 않는 조건에서의 기울기 보정은 오프셋 정보를 이용하여 산출할 수 있다(S1060). 예를 들면, 전류 제어부(340)는 오프셋 정보를 산출하기 위하여 흡수선의 설정된 임의의 범위를 사전에 탐색할 수 있다. Meanwhile, the
예를 들어, 오프셋 정보는 탐색한 흡수선 범위의 레이저 광원에 입력되는 최대 전류와 최소 전류 각각에서 출력되는 포토 다이오드 수신 신호를 이용하여 산출될 수 있다. 구체적으로, 오프셋 정보는 탐색한 입력 전류의 최대 전류와 최소 전류의 차로 입력 전류 범위의 크기를 산출하고, 각각에서 출력되는 포토 다이오드 수신 신호를 이용하여 포토 다이오드 수신 신호의 차를 산출할 수 있다. 그리고 오프셋 정보는 산출된 입력 전류 범위의 크기와 포토 다이오드 수신 신호의 차의 비로 산출될 수 있다. 산출된 오프셋 정보는 원자시계를 구성하는 마이크로 셀의 원자에 따라 일정한 값에 해당하며, 동일한 원자라 하더라도 온도 별로 다른 값일 수 있다.For example, the offset information may be calculated using a photodiode reception signal output from each of the maximum current and the minimum current input to the laser light source in the searched absorption line range. Specifically, the offset information may calculate the size of the input current range by the difference between the maximum current and the minimum current of the searched input current, and calculate the difference between the photodiode reception signals using the photodiode reception signals output from each. In addition, the offset information may be calculated as a ratio of a difference between the calculated input current range and the photodiode received signal. The calculated offset information corresponds to a constant value according to the atoms of the microcell constituting the atomic clock, and may have different values for each temperature even for the same atom.
다른 예를 들어, 오프셋 정보는 최대 전류에서의 포토 다이오드 수신 신호와 최소 전류에서의 포토 다이오드 수신 신호를 잇는 선의 기울기로 산출될 수 있다. 오프셋 정보를 산출하는 과정에서, 포토 다이오드 수신 신호는 입력 전류에 따라 증가하지만, 산출된 기울기는 입력 전류의 변경에도 동일하게 유지될 수 있다. As another example, the offset information may be calculated as a slope of a line connecting the photodiode received signal at the maximum current and the photodiode received signal at the minimum current. In the process of calculating the offset information, the photodiode reception signal increases according to the input current, but the calculated slope may be maintained the same even when the input current is changed.
다른 예를 들면, 전류 제어부(340)는 포토 다이오드 신호(PDhigh)와 포토 다이오드 신호(PDlow)의 차이를 이용하여 기준 전류를 중심으로 산출된 제 1 갭 정보를 산출 할 수 있다. 또한, 전류 제어부(340)는 제 1 갭 정보(PDhigh-PDlow)에서 미리 산출된 오프셋 정보(Slopeoffset)를 차감하여 제2 갭 정보로 설정할 수 있다. As another example, the
전류 제어부(340)는 기준 입력 전류를 제 2 갭 정보를 이용하여 변경 설정할 수 있다(S1070). 예를 들면, 전류 제어부(340)는 기존에 설정된 기준 전류(V.C)에서 제 1 갭 정보와 오프셋 정보를 이용한 제 2 갭 정보를 차감한 전류를 기준 전류(V.C)로 변경하고, 변경된 기준 전류(V.C)를 피드백하여 설정할 수 있다. 따라서 전류 제어부(340)는 오프셋 정보를 이용하여 변경된 기준 전류 값을 피드백하는 과정을 반복 수행함으로써, 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 경우에 흡수선을 재형성할 수 있다. The
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건에서의 기울기 보정을 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining tilt correction under a condition that the lowest point of the absorption line of the atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure is not formed.
도 11을 참조하여, 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 전류 제어부에 의해 기울기가 보정된 흡수선의 일 예를 설명한다. 전류 제어부(340)는 최저점(Deep)이 유지되지 않는 흡수선(800)을 생성할 수 있다. 이 경우, 전류 제어부(340)는 기준 전류를 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건에 도달하기 전의 흡수선의 최저점(1140)으로 설정할 수 있다. 다만, 흡수선의 최저점(1140)은 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건에 도달하기 전과 달리 기울기가 0이 되지 않음을 확인할 수 있다. 따라서 전류 제어부(340)는 흡수선의 기울기 보정을 통해 다시 흡수선의 최저점(1140)을 형성하는 흡수선(1100)을 생성할 필요가 있다. An example of an absorption line whose slope is corrected by the current controller of the atomic clock laser correction control device will be described with reference to FIG. 11 . The
예를 들어, 전류 제어부(340)는 최저점이 유지되지 않는 흡수선(800)을 오프셋 정보를 이용한 기울기 보정을 통해 최저점(Deep)이 유지되는 흡수선(1100)으로 재형성할 수 있다. 오프셋 정보를 이용한 전류 제어 동작의 상세한 내용은 도 10을 참조하여 전술한 바와 같다. For example, the
따라서 전류 제어부(340)는 재형성된 흡수선에 기초하여 다시 흡수선의 최저점이 유지되도록 제어할 수 있다. Accordingly, the
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 제 2 갭 정보를 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining second gap information of an atomic clock laser correction control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
도 12를 참조하여, 원자시계 레이저 보정 제어 장치의 전류 제어부가 오프셋을 보정하여 제2 갭 정보를 산출하는 동작의 일 예를 설명한다. An example of an operation in which the current controller of the atomic clock laser correction control apparatus calculates the second gap information by correcting the offset will be described with reference to FIG. 12 .
예를 들어, 전류 제어부(340)는 최저점(Deep)이 유지되지 않는 흡수선(800)에서 산출된 제 1 갭 정보(930)에서 오프셋 정보를 차감하면, 흡수선의 최저점(1140)을 재형성할 수 있다. 재형성된 흡수선의 최저점(1140)에서의 흡수선의 기울기는 다시 0이 됨을 확인할 수 있다. For example, if the
예를 들어, 전류 제어부(340)는 재형성된 흡수선의 최저점(1140)에서의 기준 전류(1110)를 중심으로 미리 설정된 디더링 폭만큼 증가된 전류(1130)와 디더링 폭만큼 감소된 전류(1120)에서의 수신되는 포토 다이오드 신호를 이용하여 입력 전류를 제어할 수 있다. 또한, 전류 제어부(340)는 재형성된 흡수선에서의 기준 전류(1110)에서의 제 2 갭 정보(1230)를 산출할 수 있다. 갭 정보를 산출하는 상세한 내용은 도6 및 도9를 참조하여 전술한 바와 같다. For example, the
다른 예를 들어, 전류 제어부(340)는 산출된 제 2 갭 정보(1230)를 이용하면 흡수선의 기울기를 산출할 수 있고, 산출된 흡수선의 기울기가 0인 지점이 다시 형성됨을 확인할 수 있다.As another example, the
이하에서는 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 원자시계 레이저 보정 제어장치가 수행할 수 있는 보정 제어 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a correction control method that can be performed by the atomic clock laser correction control apparatus described with reference to FIGS. 1 to 12 will be described.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 원자시계 레이저 보정 제어 방법에 대한 흐름도이다.13 is a flowchart of an atomic clock laser correction control method according to an embodiment of the present disclosure.
도 13을 참조하면, 본 개시의 원자시계 레이저 보정 제어 방법은 흡수선을 생성하는 단계를 포함할 수 있다(S1310). 예를 들어, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 레이저 광원에서 조사된 레이저가 마이크로 셀을 통과하여 포토 다이오드에 수신되는 경우, 레이저 광원에 입력되는 입력 전류 별 포토 다이오드 수신 신호를 확인하고, 포토 다이오드 수신 신호를 이용하여 흡수선을 생성할 수 있다. Referring to FIG. 13 , the atomic clock laser correction control method of the present disclosure may include generating an absorption line ( S1310 ). For example, when the laser irradiated from the laser light source passes through the microcell and is received by the photodiode, the atomic clock laser calibration control device checks the photodiode received signal for each input current input to the laser light source, and the photodiode received signal can be used to generate absorption lines.
원자시계 레이저 보정 제어 방법은 기준 전류를 설정하는 단계를 포함할 수 있다(S1320). 예를 들면, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 흡수선 생성 단계에 의해 생성된 흡수선 정보에 기초하여 흡수선의 기울기가 0인 지점을 흡수선의 최저점으로 결정할 수 있다. 또한, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 흡수선을 이용하여 흡수선의 최저점(deep)을 결정하면, 결정된 최저점에서의 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 기준 전류로 설정할 수 있다. The atomic clock laser correction control method may include setting a reference current (S1320). For example, the apparatus for controlling an atomic clock laser correction may determine a point where the slope of the absorption line is 0 as the lowest point of the absorption line based on the absorption line information generated by the absorption line generation step. In addition, when the atomic clock laser correction control apparatus determines the deepest point of the absorption line using the absorption line, the input current input to the laser light source at the determined lowest point may be set as the reference current.
원자시계 레이저 보정 제어 방법은 흡수선의 조건을 판단하는 단계를 포함할 수 있다(S1330). 예를 들면, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 미리 설정된 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건의 만족 여부를 판단할 수 있다. 또한, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 온도 정보 및 RF(Radio Frequency) 파워 정보 중 적어도 하나의 정보를 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건으로 미리 설정할 수 있다. 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 미리 설정된 기준을 초과하는지 여부를 기준으로 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건의 만족 여부를 판단할 수 있다. The atomic clock laser correction control method may include determining the condition of the absorption line (S1330). For example, the atomic clock laser correction control apparatus may determine whether a condition in which a preset lowest point of an absorption line is not formed is satisfied. Also, the atomic clock laser correction control apparatus may preset at least one of temperature information and radio frequency (RF) power information as a condition in which the lowest point of the absorption line is not formed. The atomic clock laser correction control apparatus may determine whether a condition in which the lowest point of the absorption line is not formed is satisfied based on whether a preset criterion is exceeded.
원자시계 레이저 보정 제어 방법은 레이저 광원에 입력하는 전류를 제어하는 단계를 포함할 수 있다(S1340). 예를 들면, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 전류 설정 단계에서 설정된 기준 전류를 중심으로 산출되는 제1 갭 정보를 이용하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어할 수 있다. 이 때, 제1 갭 정보는 기준 전류를 중심으로 미리 설정된 디더링(dithering) 폭만큼 증가된 전류를 제1 디더링 지점으로 설정하고, 상기 디더링 폭만큼 감소된 전류를 제2 디더링 지점으로 설정하며, 제1 디더링 지점과 상기 제2 디더링 지점에서 측정되는 포토 다이오드 수신 신호의 차이 값으로 산출할 수 있다.The atomic clock laser correction control method may include controlling a current input to the laser light source (S1340). For example, the atomic clock laser correction control apparatus may control the input current input to the laser light source so that the lowest point of the absorption line is maintained by using the first gap information calculated based on the reference current set in the current setting step. In this case, the first gap information sets a current increased by a preset dithering width based on the reference current as a first dithering point, and sets a current reduced by the dithering width as a second dithering point, It may be calculated as a difference value between the photodiode reception signal measured at the first dithering point and the second dithering point.
예를 들면, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 조건 판단 단계에서 판단한 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건의 만족 여부에 따라 오프셋 정보를 이용하여 입력 전류를 제어할 수 있다. 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하지 않는 경우, 기준 전류에 제1 갭 정보를 차감한 값을 기준 전류로 변경하여 설정하고, 변경된 기준 전류를 레이저 광원에 입력되는 입력 전류로 피드백하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 제어할 수 있다. For example, the atomic clock laser calibration control apparatus may control the input current using the offset information according to whether the condition in which the lowest point of the absorption line is not formed determined in the condition determination step is satisfied. When the atomic clock laser correction control device does not satisfy the condition that the lowest point of the absorption line is not formed, the value obtained by subtracting the first gap information from the reference current is changed to the reference current, and the changed reference current is input to the laser light source. It can be controlled so that the lowest point of the absorption line is maintained by feedback with the input current.
반면에, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 제1 갭 정보에 오프셋 정보를 추가 적용한 제2 갭 정보를 이용하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어할 수 있다. 또한, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 제1 갭 정보에서 오프셋 정보를 차감하여 제2 갭 정보로 설정하고, 기준 전류에서 제2 갭 정보를 차감한 값을 기준 전류로 변경하여 설정하고, 변경된 기준 전류를 레이저 광원에 입력되는 입력 전류로 피드백하여 흡수선의 최저점이 유지되도록 제어할 수 있다. On the other hand, when it is determined that the atomic clock laser correction control device satisfies the condition that the lowest point of the absorption line is not formed, the laser light source maintains the lowest point of the absorption line by using the second gap information in which the offset information is additionally applied to the first gap information. It is possible to control the input current input to the In addition, when it is determined that the atomic clock laser correction control apparatus satisfies the condition that the lowest point of the absorption line is not formed, the offset information is subtracted from the first gap information to be set as the second gap information, and the second gap information is obtained from the reference current. The subtracted value may be set by changing the reference current, and the changed reference current may be fed back as an input current input to the laser light source to control so that the lowest point of the absorption line is maintained.
예를 들면, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 레이저 광원에 입력되는 최대 전류와 최소 전류 각각에서 출력되는 포토 다이오드 수신 신호를 이용하여 오프셋 정보를 설정할 수 있다. 오프셋 정보는 온도 별로 다른 값으로 설정될 수 있다. 또한, 원자시계 레이저 보정 제어 장치는 최대 전류에서의 포토 다이오드 수신 신호와 최소 전류에서의 포토 다이오드 수신 신호를 잇는 선의 기울기로 오프셋 정보를 설정할 수 있다.For example, the atomic clock laser correction control apparatus may set the offset information using a photodiode reception signal output from each of the maximum current and the minimum current input to the laser light source. The offset information may be set to a different value for each temperature. Also, the atomic clock laser correction control apparatus may set the offset information as a slope of a line connecting the photodiode received signal at the maximum current and the photodiode received signal at the minimum current.
이상에서 설명한 바와 같이 본 개시에 의하면, 원자시계 레이저 보정 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 특히 칩 스케일 원자 시계 시스템에서 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 경우, 흡수선의 기울기를 보정함으로써, 흡수선의 최저점을 유지할 수 있도록 레이저 광원의 입력 전류를 제어하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다. As described above, according to the present disclosure, an atomic clock laser correction control apparatus and method can be provided. In particular, when the lowest point of the absorption line is not formed in the chip-scale atomic clock system, by correcting the slope of the absorption line, it is possible to provide an atomic clock laser correction control device and method for controlling the input current of the laser light source so as to maintain the lowest point of the absorption line. have.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present disclosure, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present disclosure by those skilled in the art to which the present disclosure pertains. In addition, the present embodiments are not intended to limit the technical spirit of the present disclosure, but to explain, and thus the scope of the present technical spirit is not limited by these embodiments. The protection scope of the present disclosure should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present disclosure.
Claims (16)
상기 흡수선을 이용하여 흡수선의 최저점(deep)을 결정하고, 상기 최저점에서의 상기 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 기준 전류로 설정하는 전류 설정부;
미리 설정된 상기 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건의 만족 여부를 판단하는 조건 판단부; 및
상기 기준 전류를 중심으로 산출되는 제1 갭 정보를 이용하여 상기 흡수선의 최저점이 유지되도록 상기 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어하고,
상기 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 제1 갭 정보에 오프셋 정보를 추가 적용한 제2 갭 정보를 이용하여 상기 흡수선의 최저점이 유지되도록 상기 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어하는 전류 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치.When the laser irradiated from the laser light source passes through the microcell and is received by the photodiode, the photodiode reception signal for each input current input to the laser light source is checked, and the absorption line is generated using the photodiode reception signal to generate an absorption line wealth;
a current setting unit for determining a deepest point of an absorption line using the absorption line, and setting an input current input to the laser light source at the lowest point as a reference current;
a condition determination unit for determining whether a condition in which a preset lowest point of the absorption line is not formed is satisfied; and
controlling the input current input to the laser light source so that the lowest point of the absorption line is maintained using the first gap information calculated based on the reference current;
If it is determined that the condition that the lowest point of the absorption line is not formed is satisfied, the input current input to the laser light source is adjusted using the second gap information to which the offset information is additionally applied to the first gap information so that the lowest point of the absorption line is maintained. Atomic clock laser correction control apparatus comprising a; current control unit to control.
상기 전류 설정부는,
상기 흡수선 생성부에 의해 생성된 흡수선 정보에 기초하여 상기 흡수선의 기울기가 0인 지점을 상기 흡수선의 최저점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치.The method of claim 1,
The current setting unit,
and determining a point where the slope of the absorption line is 0 as the lowest point of the absorption line based on the absorption line information generated by the absorption line generator.
상기 조건 판단부는,
온도 정보 및 RF(Radio Frequency) 파워 정보 중 적어도 하나의 정보가 미리 설정된 기준을 초과하는지 여부를 기준으로 상기 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건의 만족 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치.The method of claim 1,
The condition determination unit,
Atomic clock laser correction control, characterized in that it is determined whether a condition in which the lowest point of the absorption line is not formed is satisfied based on whether at least one of temperature information and radio frequency (RF) power information exceeds a preset criterion Device.
상기 전류 제어부는,
상기 기준 전류를 중심으로 미리 설정된 디더링(dithering) 폭만큼 증가된 전류를 제1 디더링 지점으로 설정하고, 상기 디더링 폭만큼 감소된 전류를 제2 디더링 지점으로 설정하며,
상기 제1 디더링 지점과 상기 제2 디더링 지점에서 측정되는 상기 포토 다이오드 수신 신호의 차이 값을 상기 제1 갭 정보로 산출하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치.The method of claim 1,
The current control unit,
setting a current increased by a preset dithering width around the reference current as a first dithering point, and setting a current reduced by the dithering width as a second dithering point,
and calculating a difference value between the photodiode reception signal measured at the first dithering point and the second dithering point as the first gap information.
상기 전류 제어부는,
상기 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하지 않는 경우,
상기 기준 전류에 상기 제1 갭 정보를 차감한 값을 기준 전류로 변경하여 설정하고, 변경된 기준 전류를 상기 레이저 광원에 입력되는 입력 전류로 피드백하여 상기 흡수선의 최저점이 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치.The method of claim 1,
The current control unit,
If the condition that the lowest point of the absorption line is not formed is not satisfied,
A value obtained by subtracting the first gap information from the reference current is changed to a reference current, and the changed reference current is fed back as an input current input to the laser light source to control so that the lowest point of the absorption line is maintained Atomic clock laser calibration control device.
상기 전류 제어부는,
상기 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하는 경우,
상기 제1 갭 정보에서 상기 오프셋 정보를 차감하여 제2 갭 정보로 설정하고, 상기 기준 전류에서 상기 제2 갭 정보를 차감한 값을 기준 전류로 변경하여 설정하고, 변경된 기준 전류를 상기 레이저 광원에 입력되는 입력 전류로 피드백하여 상기 흡수선의 최저점이 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치.The method of claim 1,
The current control unit,
When the condition that the lowest point of the absorption line is not formed is satisfied,
The offset information is subtracted from the first gap information to be set as second gap information, a value obtained by subtracting the second gap information from the reference current is set by changing the reference current, and the changed reference current is applied to the laser light source Atomic clock laser calibration control apparatus, characterized in that the control is controlled so that the lowest point of the absorption line is maintained by feeding back the input current.
상기 오프셋 정보는,
상기 레이저 광원에 입력되는 최대 전류와 최소 전류 각각에서 출력되는 상기 포토 다이오드 수신 신호를 이용하여 설정되며, 온도 별로 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치.The method of claim 1,
The offset information is
Atomic clock laser calibration control apparatus, characterized in that the set using the photodiode reception signal output from each of the maximum current and the minimum current input to the laser light source, and set to a different value for each temperature.
상기 오프셋 정보는,
상기 최대 전류에서의 포토 다이오드 수신 신호와 상기 최소 전류에서의 포토 다이오드 수신 신호를 잇는 선의 기울기로 설정되는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 장치.8. The method of claim 7,
The offset information is
Atomic clock laser calibration control device, characterized in that the slope of the line connecting the photodiode received signal at the maximum current and the photodiode received signal at the minimum current.
상기 흡수선을 이용하여 흡수선의 최저점(deep)을 결정하고, 상기 최저점에서의 상기 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 기준 전류로 설정하는 전류 설정 단계;
미리 설정된 상기 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건의 만족 여부를 판단하는 조건 판단 단계; 및
상기 기준 전류를 중심으로 산출되는 제1 갭 정보를 이용하여 상기 흡수선의 최저점이 유지되도록 상기 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어하고,
상기 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 제1 갭 정보에 오프셋 정보를 추가 적용한 제2 갭 정보를 이용하여 상기 흡수선의 최저점이 유지되도록 상기 레이저 광원에 입력되는 입력 전류를 제어하는 전류 제어 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 방법.When the laser irradiated from the laser light source passes through the microcell and is received by the photodiode, the photodiode reception signal for each input current input to the laser light source is checked, and the absorption line is generated using the photodiode reception signal to generate an absorption line step;
determining the deepest point of the absorption line using the absorption line, and setting the input current input to the laser light source at the lowest point as a reference current current setting step;
a condition determination step of determining whether a condition in which a preset lowest point of the absorption line is not formed is satisfied; and
controlling the input current input to the laser light source so that the lowest point of the absorption line is maintained using the first gap information calculated based on the reference current;
If it is determined that the condition that the lowest point of the absorption line is not formed is satisfied, the input current input to the laser light source is adjusted using the second gap information to which the offset information is additionally applied to the first gap information so that the lowest point of the absorption line is maintained. current control step to control; Atomic clock laser correction control method comprising a.
상기 전류 설정 단계는,
상기 흡수선 생성 단계에 의해 생성된 흡수선 정보에 기초하여 상기 흡수선의 기울기가 0인 지점을 상기 흡수선의 최저점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 방법.10. The method of claim 9,
The current setting step is
Atomic clock laser correction control method, characterized in that the point where the slope of the absorption line is 0 is determined as the lowest point of the absorption line based on the absorption line information generated by the absorption line generating step.
상기 조건 판단 단계는,
온도 정보 및 RF(Radio Frequency) 파워 정보 중 적어도 하나의 정보가 미리 설정된 기준을 초과하는지 여부를 기준으로 상기 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건의 만족 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 방법.10. The method of claim 9,
The condition determination step is
Atomic clock laser correction control, characterized in that it is determined whether a condition in which the lowest point of the absorption line is not formed is satisfied based on whether at least one of temperature information and radio frequency (RF) power information exceeds a preset criterion Way.
상기 전류 제어 단계는,
상기 기준 전류를 중심으로 미리 설정된 디더링(dithering) 폭만큼 증가된 전류를 제1 디더링 지점으로 설정하고, 상기 디더링 폭만큼 감소된 전류를 제2 디더링 지점으로 설정하며,
상기 제1 디더링 지점과 상기 제2 디더링 지점에서 측정되는 상기 포토 다이오드 수신 신호의 차이 값을 상기 제1 갭 정보로 산출하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 방법.10. The method of claim 9,
The current control step is
setting a current increased by a preset dithering width around the reference current as a first dithering point, and setting a current reduced by the dithering width as a second dithering point,
and calculating a difference value between the photodiode reception signal measured at the first dithering point and the second dithering point as the first gap information.
상기 전류 제어 단계는,
상기 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하지 않는 경우,
상기 기준 전류에 상기 제1 갭 정보를 차감한 값을 기준 전류로 변경하여 설정하고, 변경된 기준 전류를 상기 레이저 광원에 입력되는 입력 전류로 피드백하여 상기 흡수선의 최저점이 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 방법.10. The method of claim 9,
The current control step is
If the condition that the lowest point of the absorption line is not formed is not satisfied,
A value obtained by subtracting the first gap information from the reference current is changed to a reference current, and the changed reference current is fed back as an input current input to the laser light source to control so that the lowest point of the absorption line is maintained Atomic Clock Laser Calibration Control Method.
상기 전류 제어 단계는,
상기 흡수선의 최저점이 형성되지 않는 조건을 만족하는 경우,
상기 제1 갭 정보에서 상기 오프셋 정보를 차감하여 제2 갭 정보로 설정하고, 상기 기준 전류에서 상기 제2 갭 정보를 차감한 값을 기준 전류로 변경하여 설정하고, 변경된 기준 전류를 상기 레이저 광원에 입력되는 입력 전류로 피드백하여 상기 흡수선의 최저점이 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 방법.10. The method of claim 9,
The current control step is
When the condition that the lowest point of the absorption line is not formed is satisfied,
The offset information is subtracted from the first gap information to be set as second gap information, a value obtained by subtracting the second gap information from the reference current is set by changing the reference current, and the changed reference current is applied to the laser light source Atomic clock laser correction control method, characterized in that the control is controlled to maintain the lowest point of the absorption line by feeding back the input current.
상기 오프셋 정보는,
상기 레이저 광원에 입력되는 최대 전류와 최소 전류 각각에서 출력되는 상기 포토 다이오드 수신 신호를 이용하여 설정되며, 온도 별로 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 방법.10. The method of claim 9,
The offset information is
Atomic clock laser calibration control method, characterized in that the set using the photodiode reception signal output from each of the maximum current and the minimum current input to the laser light source, and set to a different value for each temperature.
상기 오프셋 정보는,
상기 최대 전류에서의 포토 다이오드 수신 신호와 상기 최소 전류에서의 포토 다이오드 수신 신호를 잇는 선의 기울기로 설정되는 것을 특징으로 하는 원자시계 레이저 보정 제어 방법.16. The method of claim 15,
The offset information is
Atomic clock laser correction control method, characterized in that the slope of a line connecting the photodiode received signal at the maximum current and the photodiode received signal at the minimum current is set.
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