CN101656537A

CN101656537A - 多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的制备方法及装置

Info

Publication number: CN101656537A
Application number: CN200910063271A
Authority: CN
Inventors: 张奕; 云恩学; 邓威; 赵劼成; 顾思洪
Original assignee: Wuhan Institute of Physics and Mathematics of CAS
Current assignee: In Memphis kotai (Wuhan) Technology Co. Ltd.
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2029-07-21
Also published as: CN101656537B

Abstract

本发明公开了一种多脉冲干涉Ramsey－CPT条纹的制备方法及装置，其步骤是：A.将直流电流和微波耦合进激光管；B.扫描直流得到多个多普勒吸收峰，将直流电流固定在最大峰对应电流；C.同步控制微波源扫描、2FSK调制，并控制光通断；D.采集信号，数字解调。其装置是：精密电流源、微波源分别与Bias－Tee相连，Bias－Tee、温控A分别与VCSEL相连，光路中依次有光衰减片、AOM、⁸⁷Rb原子蒸汽泡、光电池。AOM与AOM驱动相连。⁸⁷Rb原子蒸汽泡外面是C场线圈和磁屏蔽，温控B与⁸⁷Rb原子蒸汽泡相连，光电池、PC分别与电流电压转换电路相连，FPGA分别与微波源、AOM驱动、PC、晶振相连。该条纹比一般的双脉冲干涉Ramsey－CPT条纹的谱线宽度更窄，对比度更高，可应用于制造高性能的原子频标。

Description

多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的制备方法及装置

技术领域

本发明涉及光与原子相互作用物理、基于FPGA的自动控制及基于计算机的微弱信号处理领域。具体涉及一种多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的制备方法，该方法能够得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹，其条纹宽度比一般的双脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的谱线宽度更窄，对比度更高，同时还涉及一种制备多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的装置，该方法及装置可应用于制造高性能的原子频标、磁强计和测量高精度的光谱线。

背景技术

连续激光抽运CPT原子频标中，首先通过扫描激光频率，得到⁸⁷Rb的5S_1/2态到5P_1/2态跃迁的多普勒展宽原子共振吸收峰，将激光频率锁定在共振吸收峰中心；接着扫描耦合在VCSEL上的微波(微波用来调制激光，产生制备CPT态需要的双色激光)频率，得到与CPT相对应的电磁感应透明(EIT)谱线，其微分曲线可以作为纠正本振频率偏差的鉴频信号。

双脉冲干涉Ramsey-CPT原子频标是在连续激光抽运CPT原子频标的基础上，采用激光脉冲来制备和探测Ramsey干涉的CPT态。具体来说，通过第一个激光脉冲来制备CPT态，第二个脉冲产生Ramsey干涉的CPT态，并探测其透射光强信号，扫描耦合在VCSEL上的微波频率，这样在通常的EIT谱线大包络下，会得到更窄的Ramsey干涉条纹。将其微分曲线作为纠正本振频率偏差的鉴频信号，就实现了双脉冲Ramsey-CPT原子频标。干涉条纹的中心峰的半高峰宽度主要由激光的制备脉冲和探测脉冲的时间间隔来决定，因而调节激光脉冲间隔，可获得比非脉冲式CPT原子频标窄得多的条纹。这也是双脉冲Ramsey-CPT原子频标可得到较高的频率稳定度的主要原因。

多脉冲干涉Ramsey-CPT原子频标是在双脉冲干涉Ramsey-CPT原子频标的基础上，采用多激光脉冲来制备和探测Ramsey干涉的CPT态。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的制备方法，该方法获得的光谱谱线对比度高、线宽窄，可用于研究高性能的多脉冲干涉Ramsey-CPT原子频标、磁强计和高精度的光谱线。

本发明的另一个目的是在于提供了一种实现多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹方法的装置，该装置结构简单，使用方便，可用于研究多脉冲干涉Ramsey-CPT原子频标、磁强计和高精度的光谱线。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的制备方法，其步骤是：

A、精密电流源产生的直流电流与微波源产生的微波(频率约为1/2Δf)在Bias-Tee中耦合，得到经微波幅度调制的电流，将此电流送入激光产生器，激光产生器产生多边带相干圆偏振光，其基频为直流对应频率(约为f₀)，多边带光频差为微波频率，各边带光功率满足贝塞尔函数形式，选择调制指数为1.6左右，使正负一级边带光功率最大。其中正负一级边带(频率近似为f1，f2)作为图8中三能级模型中制备CPT态所需的双色相干光，所对应的双光子频率差与碱金属原子基态超精细结构能级E1，E2的频率差Δf基本吻合。

B、控制装置控制光开关打通，让双色相干圆偏振光进入碱金属原子吸收泡，光检测装置检测透过原子吸收泡的光强，扫描精密电流源输出的直流电流，由光检测装置得到碱金属原子多个多普勒吸收峰，如图5，其中最大的吸收峰对应于步骤A中多边带相干圆偏振光基频精确等于f₀，选择其中最大的吸收峰，并将精密电流源输出电流固定在最大吸收峰对应电流。

C、控制装置按照一定程序同步控制微波源扫描、2FSK调制，控制光开关通断，给出解调参考信号。控制方式如图6所示，其中τ为光开关导通时间，T为光开关断开时间，光开关以相同周期(τ+T)导通、闭合，τ小于等于1ms，T大于等于0.1ms。微波作2FSK调制，在m个光开关周期频率为基频(f)加调制深度(f_mod)，m为大于等于3的正整数；在m个光开关周期频率为基频(f)减调制深度(f_mod)。经过n个2FSK调制周期增加一次微波频率，n为正整数。PC依每个2FSK调制周期，按相同采样率采集数据。

D、PC根据解调参考信号采集光检测装置信号，根据采集到的信号，得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹，进行计算。具体计算方法是将每个微波扫描基频

(f)中，所有2FSK调制高频部分采集数据相加，所有2FSK调制低频部分采集数据相加，再把两者累加结果相减，相减结果即为此频率对应的多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹解调结果，将所有扫频点作为横坐标，对应的解调结果作为纵坐标画成图，即得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹。如图4所示。

一种实现多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹方法的装置，如图2所示。该装置包括：精密电流源、微波源、Bias-Tee、激光产生器、光开关、原子吸收泡、光检测装置、控制装置、PC。其中：

精密电流源：采用Keithley 6220精密电流源，其工作方式为直流扫描或者固定直流输出，其输出电流在0到50mA范围精密可调。

微波源：采用Agilent 6GHz微波源，型号E8257D，选择其扫描方式为外触发，调制方式为2FSK外触发。

Bias-Tee：MINI公司ZNBT-60-1W+Bias-Tee，通带频率6GHz。将直流和微波耦合进垂直腔表面发射二极管激光器(简称VCSEL)。

激光产生器：包括一个波长795nm的可调谐VCSEL(10)及其温控A(11)、一个全波段光衰减片(12)、一个795nm波长的四分之一波片(13)。VCSEL输出光线宽为100MHz，温控A将VCSEL温度稳定在40℃。

光开关：由覆盖795nm波长的声光调制器，(简称AOM)及AOM驱动电路组成。Crystal Technology′s(CTI)公司，型号3080-125。实现对光路通断的控制。

原子吸收泡：包括磁屏蔽、C场线圈、温控B、⁸⁷Rb原子蒸汽泡。磁屏蔽材料为退磁的坡镆合金，C场线圈通入电流2mA，产生的去简并磁场100mG。⁸⁷Rb原子蒸汽泡为长度和直径均为14mm的玻璃泡，泡温度稳定在70℃，缓冲气体氮气和甲烷，缓冲气体压强为23.5Torr，氮气与甲烷的分压比是2∶1。

光检测装置：包括光电池，电流电压转换电路。作用是将光信号通过光电池转换成电流，再通过电流电压转换装置转成电压信号。光电池型号为滨松s1223。光检测装置电路如图7所示。3V电池为南孚电池，其正、负极分别与光电池正极和5kΩ的电阻一端相连，5kΩ的电阻的另一端与光电池负极相连。i为通过光电池的电流，v处即为输出电压。

控制装置：包括FPGA和晶振。FPGA采用ALTERA公司CYCLONE系列EPlC250Q8芯片。晶振采用RUBYCON公司的频率为50MHz的晶振，型号为50MS54R7MTZ。

PC：装有NI DAQ6220采集卡的计算机。利用NI DAQ6220采集卡采集光检测装置的输出电压，并对采集到的数据进行数字解调，得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹。

其连接关系是：Bias-Tee分别与精密电流源、微波源、VCSEL相连，VCSEL分别与温控A、Bias-Tee相连，VCSEL输出激光通过光衰减片、四分之一波片进入AOM，光衰减片、四分之一波片、AOM均与VCSEL输出激光垂直，光衰减片在VCSEL和四分之一波片之间，四分之一波片在光衰减片和AOM之间，AOM与AOM驱动相连，AOM产生的一级衍射光通过⁸⁷Rb原子蒸汽泡，垂直射到光电池上，⁸⁷Rb原子蒸汽泡外面是C场线圈和磁屏蔽，C场线圈产生的磁场方向与AOM产生的一级衍射光平行，温控B与⁸⁷Rb原子蒸汽泡相连，光电池与电流电压转换电路相连，电流电压转换电路与PC相连，FPGA分别与微波源、AOM驱动、PC、晶振相连。直流电流和经过调制的微波通过Bias-Tee耦合进VCSEL，为VCSEL提供驱动电流和调制。其中：

温控A为VCSEL 10提供合适工作所需要的稳定温度。光衰减片将VCSEL出射的线偏光衰减到合适的光强度——100μW左右。四分之一波片将衰减后的线偏光转变成圆偏光。AOM驱动15控制AOM 14工作，AOM 14对圆偏光片进行通断控制。C场线圈产生去简并C场，磁屏蔽用以屏蔽环境磁场。温控B提供⁸⁷Rb原子蒸汽泡合适工作所需要的稳定温度。激光通过⁸⁷Rb原子蒸汽泡后垂直射入光电池，光电池与电流电压转换电路相连相连，通过这一步骤，将脉冲光信号转变成后级装置处理需要的电压信号。PC对电压信号进行采集、处理，得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹。FPGA控制微波源的调制和扫描时序，为AOM驱动提供控制信号，FPGA产生的参考方波也送入PC。

本发明与现有技术相比，具有以下特点和优点：

1、利用多脉冲干涉得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹，此条纹的中心条纹线宽比双脉冲干涉条纹的更窄。利用PC解调的办法避免了双脉冲干涉条纹所用的单点采样的办法，大大提高了信噪比。

2、利用此干涉条纹，再配合小型化的光开关，可制作小型化的多脉冲干涉Ramsey-CPT原子频标，此频标比连续激光抽运CPT原子频标的稳定度更好，

比双脉冲干涉Ramsey-CPT原子频标的实现方法更简便。

3、结构简单，利用常用的CPT原子频标装置就可以搭建。

4、参数控制精确，改变工作状态方便。控制信号由FPGA送出，不仅保证所有信号同步，而且能够通过修改FPGA程序随意改变其参数。

5、解调性能优越，利用计算机对微弱信号解调，性能优越。

附图说明

图1为一种多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的制备方法方框示意图

其中1——精密电流源；2——微波源；3——Bias-Tee；4——激光产生器；5——光开关；6——原子吸收泡；7——光检测装置；8——控制装置；9——PC。

图2为一种多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的装置示意图

其中1——精密电流源；

2——微波源；

3——Bias-Tee；

4——激光产生器(包括10——VCSEL；11——温控A；12——光衰减片；13——四分之一波片)；

5——光开关(包括14——AOM；15——AOM驱动)；

6——原子吸收泡(包括16——磁屏蔽；17——⁸⁷Rb原子蒸汽泡；18——C场线圈；19——温控B)；

7——光检测装置(包括20——光电池；21——电流电压转换电路)；

8——控制装置(包括22——FPGA；23——晶振)；

9——PC。

图3获得多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的时序图

其中信号A作为微波源2扫描触发信号。信号B作为微波源2调制控制信号。信号C作为AOM驱动15控制信号，信号C低电平时，AOM驱动输出微波，信号C高电平时，AOM驱动不输出微波。信号D作为PC 9采集信号和解调参考方波。信号A的周期是信号B的周期的m倍，m＞＝3，为正整数。信号B的周期是信号C的周期的n倍，n为正整数。τ和T是0.1ms的整数倍，且τ＜＝1ms，T＞＝1ms。信号A、B、C、D均同步。

图4多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹

其中表示拉曼失谐频率，纵轴是解调结果，横轴0点对应3417343750Hz。

图5双色光多普勒吸收谱线

其中26——Ramsey-CPT直流电流工作点。

图6获得多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的工作方式图

其中τ小于等于1ms，T大于等于0.1ms。m为大于等于3的正整数。n为正整数。图中所有信号变化均同步。

图7光检测装置电路图

其中20——光电池；24——3V电池；25——5kΩ的电阻。

图8碱金属原子三能级模型

其中E1——基态超精细结构能级1；E2——基态超精细结构能级2；E3——激发态能级；a——E2、E3能级跃迁谱线；b——E1、E3能级跃迁谱线；f1——E2、E3能级跃迁频率；f2——E1、E3能级跃迁频率；f0——f1、f2中间频率，f0＝(f1+f2)/2；Δf——基态超精细结构能级分裂频率，Δf＝f2-f1。

图9温控A电路图

其中VR1——2.5V电压参考；R2——10kΩ可调变阻器；R4——热敏电阻；C2，C4——10μF旁路电容；C5——0.1μF旁路电容；R3，R5——5.1kΩ分压电阻；R1——50kΩ电阻；C1——100pF积分电容；R6——限流电阻200Ω；C3——100pF稳压电容；RT1——加热丝。

具体实施方式

下面结合附图，以⁸⁷Rb原子为例，对本发明作进一步说明：

一种多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的制备方法，其步骤是：

A、精密电流源1产生的直流电流与微波源2产生的微波(频率约为1/2Δf)在Bias-Tee 3中耦合，得到经微波幅度调制的电流，将此电流送入激光产生器4，激光产生器4产生多边带相干圆偏振光，其基频为直流对应频率(约为f₀)，多边带光频差为微波频率，各边带光功率满足贝塞尔函数形式，选择调制指数为1.6左右，使正负一级边带光功率最大。其中正负一级边带(频率近似为f1，f2)作为图8中三能级模型中制备CPT态所需的双色相干光，所对应的双光子能量差与碱金属原子基态超精细结构能级(E1，E2)频率差(Δf)基本吻合。

B、控制装置控制光开关5打通，让双色相干圆偏振光进入碱金属原子吸收泡6，光检测装置7检测透过原子吸收泡的光强，扫描精密电流源输出的直流电流，由光检测装置7得到碱金属原子多个多普勒吸收峰，如图5，其中最大的吸收峰对应于步骤A中多边带相干圆偏振光基频精确等于f₀，选择其中最大的吸收峰，并将精密电流源输出电流固定在最大吸收峰对应电流。

E、控制装置8按照一定时序同步控制微波源2扫描、2FSK调制，控制光开关5通断，给出解调参考信号。控制方式如图6所示，其中τ为光开关导通时间，T为光开关5断开时间，光开关5以相同周期(τ+T)导通、闭合，τ小于等于1ms，T大于等于0.1ms。微波作2FSK调制，在m个光开关周期频率为基频(f)加调制深度(f_mod)，m为大于等于3的正整数；在m个光开关周期频率为基频(f)减调制深度(f_mod)。经过n个2FSK调制周期增加一次微波频率，n为正整数。PC 9依每个2FSK调制周期，按相同采样率采集数据。

C、PC 9根据解调参考信号采集光检测装置7信号，根据采集到的信号，得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹，进行计算。具体计算方法是将每个微波扫描基频(f)中，所有2FSK调制高频部分采集数据相加，所有2FSK调制低频部分采集数据相加，再把两者累加结果相减，相减结果即为此频率对应的多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹解调结果，将所有扫频点作为横坐标，对应的解调结果作为纵坐标画成图，即得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹。如图4所示。一种实现多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹制备方法的装置，该装置包括：精密电流源1、微波源2、Bias-Tee3、激光产生器4、光开关5、原子吸收泡6、光检测装置7、控制装置8、PC 9。所述的激光产生器4包括VCSEL10、温控A11、光衰减片12、四分之一波片13。所述的光开关5包括AOM14、AOM驱动15。所述的原子吸收泡6包括磁屏蔽16、⁸⁷Rb原子蒸汽泡17、C场线圈18、温控B19。所述的光检测装置7包括光电池20、电流电压转换电路21。所述的控制装置8包括FPGA22、晶振23。

如图2所示，Bias-Tee3分别与精密电流源1、微波源2、VCSEL10相连，精密电流源1产生的直流电流和微波源2产生的经过调制的微波通过Bias-Tee耦合进VCSEL 10，为VCSEL 10提供驱动直流电流和微波调制。VCSEL 10分别与温控A 11、Bias-Tee3相连，温控A 11为VCSEL 10提供合适工作所需要的稳定温度，VCSEL 10出射的线偏振光垂直射入光衰减片12，衰减片12将激光衰减到合适的强度(100μW左右)。将衰减后的激光垂直射入四分之一波片13。将VCSEL 10线偏光转变成圆偏光。四分之一波片13后面紧跟AOM 14，AOM 14垂直于从四分之一波片13出来的圆偏光。AOM 14与AOM驱动15相连，AOM驱动15控制AOM 14工作，AOM 14对圆偏光片进行通断控制。AOM 14产生的一级衍射光通过⁸⁷Rb原子蒸汽泡17，垂直射到光电池20上，⁸⁷Rb原子蒸汽泡17外面是C场线圈18与磁屏蔽16，温控B 19与⁸⁷Rb原子蒸汽泡17相连，为⁸⁷Rb原子蒸汽泡17合适工作所需要的稳定温度。泡外C场线圈18产生去简并C场，磁屏蔽16用以屏蔽环境磁场。在这一过程中，光与原子相互作用，制备CPT态。激光通过⁸⁷Rb原子蒸汽泡17后垂直射入光电池20，光电池20与电流电压转换电路21相连，通过这一步骤，将脉冲光信号转变成后级装置处理需要的电压信号。电流电压转换电路21与PC 9相连，PC 9对电压信号进行采集、处理，得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹。FPGA 22分别与微波源3、AOM驱动15、PC 9、晶振23相连。其中FPGA22控制微波源2的调制和扫描时序，为AOM驱动15提供控制信号，FPGA 22产生的参考方波也送入PC 9，晶振23为FPGA 22提供工作时钟。

所述的温控A：基于模拟温控领域常用技术，如图9所示。可调变阻器R2用来设置热敏电阻稳定点。R2、R3、R4、R5组成电桥，电桥两端电压经运算放大器U1A放大，控制三极管Q1基极电压，从而控制经过加热丝RT1的电流。形成负反馈系统，来控制温度。所述的温控B跟所述的温控A原理相同。

按照一种多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的制备方法的步骤，设τ＝0.3ms，T＝1ms，m＝5，n＝2，则2FSK调制周期即为13ms，上升沿触发扫描时间间隔即为26ms。解调参考信号周期为13ms。那么其具体的实施过程如下：

1.精密电流源1、微波源2、温控A11、AOM驱动15、C场线圈18、温控B 19、电流电压转换21、PC 9上电，其中精密电流源1和微波源2设置为待输出状态。等待温控A 11、温控B 19稳定工作。

2.连接精密电流源1、微波源2、Bias-Tee 3和VCSEL 10，放置光衰减片12、四分之一波片13和AOM 14，将精密电流源1的输出电流调至1.2mA，调节光衰减片12使光不衰减，调节四分之一波片13将VCSEL 10输出的线偏振光变为圆偏振光。由于FPGA未工作，AOM 14驱动的控制端电平为低，AOM 14驱动产生微波使AOM 14工作，产生衍射光。调节光衰减片衰减率，使AOM 14一级衍射光功率为60μW，调节⁸⁷Rb原子蒸汽泡角度，使AOM14一级衍射光垂直射入⁸⁷Rb原子蒸汽泡17，并垂直照射到光电池20。

3.将微波源2频率调节到3.417GHz，微波功率调节到-2dBm，再将精密电流源1设为扫描模式，从1.1mA到1.3mA扫描其输出电流，用示波器观察电流电压转换21处电压信号的幅度，可以看到多个多普勒吸收峰，如图5。再将精密电流源1设为固定电流输出模式，调节其输出电流，使电流电压转换21处电压信号幅度稳定在最大吸收峰中心位置上。

4.将微波源2工作方式设为扫描，2FSK调制，其中调制深度50Hz，扫描触发方式为外触发，调制触发方式也是外触发。设置微波源2的频率扫描范围为3.417343000GHz～3.417344500GHz。FPGA22上电，写入程序，使其输出同步的四个信号，信号A作为微波源2扫描触发信号，信号B作为微波源2调制控制信号，信号C作为AOM驱动15控制信号。信号D作为PC 9采集信号和解调参考方波。信号A的周期是信号B的周期的m倍，信号B的周期是信号C的周期的n倍。

5.PC 9利用其高精度采集卡，根据信号D，采集电流电压转换21处电压信号，在信号D的第一个上升沿触发PC 9高精度采集卡连续采样，采样频率为100kHz。由于我们选择的τ、T(τ为有光时间，T为无光时间，见图3)都为0.1ms的整数倍，所以整个时序周期时间(τ+T)是采样周期的倍数，因此可用一组数据(100000(τ+T)/s个)完全记录整个微波2FSK调制周期(信号B周期)的电压信号。将每组数据作为一个列向量以txt文件的形式连续保存到PC 9硬盘上，当微波源2扫描结束后停止PC 9采集数据。最后得到的txt文件就是整个微波源2微波扫描时间内PC 9高精度采集卡记录的所有数据组成的列向量。

6.利用MATLAB软件读取实施过程5中得到的txt文件，根据信号B和信号C的时序(即τ，T的值)，将每个信号A周期(即为微波源2扫描的每个频率点的滞留时间)对应的采集数据(100000*2nm(τ+T)个数据)中信号C低电平(有光)并且信号B高电平(微波基频+50Hz)的所有数据累加起来，作为变量a；在将每个信号A周期(即为微波源2扫描的每个频率点的滞留时间)对应的采集数据(100000*2nm(τ+T)个数据)中信号C低电平(有光)并且信号B低电平(微波基频-50Hz)的所有数据累加起来，作为变量b。将变量a减去变量b，得到相应微波源2微波频率的解调结果变量n。其它微波频率处的解调方法类似。将所有不同微波频率处的解调结果(按对应的微波频率从小到大的顺序)组成列向量nv；将所有不同的频率按从小到大的顺序组成向量fv。以频率向量fv作为横坐标，单位Hz；以电压向量nv作为纵坐标，单位V，作图，即得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹。

具体实施过程3中，FPGA程序具体流程如下：

A、开始：通过上电或按键对FPGA复位，对信号A、B、C、D计数器(分别为cnt1、cnt2、cnt3、cnt4)清零。信号A、B、D(s1、s2、s4)输出置高，信号C(s3)输出置低。

B、计数：每个50M时钟上升沿给cnt1、cnt2、cnt3、cnt4加1，当cnt1＝15000-1时，s1置低；当cnt2＝325000-1，s2置低；当cnt3＝15000-1，s3置高；

当cnt4＝75000-1时，s4置低。

C、清零：每个50M时钟上升比较cnt1、cnt2、cnt3、cnt4的值，当cnt1＝1300000-1时，s1置高，cnt1清零；当cnt2＝650000-1，s2置高，cnt2清零；当cnt3＝65000-1，s3置低，cnt3清零；当cnt4＝650000-1时，s4置高，cnt4清零。

D、循环运行B、C。具体实施过程6中，MATLAB程序具体流程如下：

A、开始：读取txt文件，将其存入向量data。定义处理节数据次数cntchap＝0。定义处理调制数据次数cntmodu＝0；定义处理脉冲数据次数cntpulse＝0；定义累加符号sign＝1；定义节累加结果量aac＝0；定义解调结果列向量demores，长度为向量data长度除以2600。

B、当sign＝1时，将向量data中(cntchap*2600+cntpulse*30+1)～(cntchap*2600+30*cntpulse+30)这30个数据累加到acc；当sign＝0时，将acc减去向量data中(cntchap*2600+cntpulse*30+1)～(cntchap*2600+30*cntpulse+30)这30个数据；cntpulse自加1。

C、判断cntpulse是否等于5，是则清零cntpulse，{并判断cntmodu是否为4，是则清零cntmodu，运行E；否则将cntmodu自加1。}sign设为0，运行D；否则运行B。

D、判断cntpulse是否等于5，是则清零cntpulse，sign设为1，运行C；否则运行B。

E、将acc中数据存入列向量demores的第(cntchap+1)行，将cntchap自加1。判断cntchap值是否等于data长度除以2600，是则运行F，否则运行B。

F、结束。

Claims

1、一种多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹的制备方法，其步骤是：

A、精密电流源(1)产生的直流电流与微波源(2)产生的微波在Bias-Tee(3)中耦合，得到经微波幅度的调制的电流，将此电流送入激光产生器(4)，激光产生器(4)产生多边带相干圆偏振光，其基频为直流对应频率，多边带光频差为微波频率，各边带光功率满足贝塞尔函数形式，选择调制指数为1.6，使正负一级边带光功率，其中正负一级边带为三能级模型中制备CPT态所需的双色相干光，所对应的双光子能量与碱金属原子基态超精细结构能级分裂频率吻合；

B、控制装置控制光开关(5)打通，让双色相干圆偏振光进入碱金属原子吸收泡(6)，光检测装置(7)检测透过原子吸收泡的光强，扫描精密电流源输出的直流电流，由光检测装置(7)得到碱金属原子5-9个多普勒吸收峰，其中吸收峰对应于步骤(A)中多边带相干圆偏振光基频等于f₀，选择其中最大的吸收峰，并将精密电流源(1)输出电流固定在最大吸收峰对应电流；

C、控制装置(8)按照同步控制微波源(2)扫描、2FSK调制，控制光开关(5)通断，给出解调参考信号，其中为光开关(5)导通时间，为光开关(5)断开时间，光开关(5)以相同周期导通、闭合微波作2FSK调制，在m个光开关周期，微波频率为基频加调制深度；在m个光开关周期，微波频率为基频减调制深度，经过n个2FSK调制周期增加一次微波频率，PC依每个2FSK调制周期，按相同采样率采集数据；

D、PC(9)根据解调参考信号采集光检测装置(7)信号，根据采集到的信号，得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹，进行计算，将每个微波扫描基频中，所有2FSK调制高频部分采集数据相加，所有2FSK调制低频部分采集数据相加，再把两者累加结果相减，相减结果即为此频率对应的多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹解调结果，将所有扫频点作为横坐标，对应的解调结果作为纵坐标画成图，即得到多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹。

2、一种实现权利要求1所述的多脉冲干涉Ramsey-CPT条纹制备方法的装置，该装置包括：精密电流源(1)、微波源(2)、Bias-Tee(3)、激光产生器(4)、光开关(5)、原子吸收泡(6)、光检测装置(7)、控制装置(8)、PC(9)，其特征在于：Bias-Tee(3)分别与精密电流源(1)、微波源(2)、VCSEL(10)相连，VCSEL 10分别与温控A(11)、Bias-Tee(3)相连，VCSEL(10)输出激光通过光衰减片(12)、四分之一波片(13)进入AOM(14)，光衰减片(12)、四分之一波片(13)、AOM(14)均与VCSEL(10)输出激光垂直，光衰减片(12)在VCSEL(10)和四分之一波片(13)之间，四分之一波片(13)在光衰减片(12)和AOM(14)之间，AOM(14)与AOM驱动(15)相连，AOM(14)产生的一级衍射光通过⁸⁷Rb原子蒸汽泡(17)，垂直射到光电池(20)上，⁸⁷Rb原子蒸汽泡(17)外面是C场线圈(18)和磁屏蔽(16)，C场线圈(18)产生的磁场方向与AOM(14)产生的一级衍射光平行，温控B(19)与⁸⁷Rb原子蒸汽泡(17)相连，光电池(20)与电流电压转换电路(21)相连，电流电压转换电路与PC(9)相连，FPGA(22)分别与微波源(2)、AOM驱动(15)、PC(9)、晶振(23)相连。