CN110515291A - 脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例涉及一种脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟及其实现方法。脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟包括电源控制系统、宽谱窄线宽钟激光系统、原子束光钟中的原子束流、蓝光探测激光系统和光电探测模块，通过生成梳齿形钟激光信号，其中，梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为10kHz至10MHz，且梳齿形钟激光信号的频谱宽度为10MHz至5GHz，且单根梳齿线宽小于钟跃迁能级线宽，并与原子束流相互作用，将几乎所有的钟跃迁下能级原子激励至钟跃迁上能级，然后与通过蓝光探测激光系统发出的激光相互作用，得到窄线宽高信噪比的荧光信号，并将荧光信号发送至电源控制系统，以便电源控制系统对宽谱窄线宽钟激光系统的频率进行锁定。
Description
技术领域
本公开实施例涉及光频原子钟及光频量子频率标准技术领域，尤其涉及一种脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟及其实现方法。
背景技术
原子束光钟具有体积小、可搬运、系统复杂程度低、稳定度性能指标高等优点，拥有巨大的应用市场前景，可被广泛应用于守时授时、卫星导航、时间同步、大地测量、精密光谱等领域。
在现有技术[提高小型原子束光频原子钟性能的方法及设备，专利号：ZL20051010130745.0]中，主要是通过采用线宽窄于钟跃迁能级自然线宽的钟激光探测钟跃迁能级，结合原子束的能级转移探测方案得到钟跃迁荧光信号，从而实现原子束光钟。
但在实施过程中发现，原子束流中的原子飞行速度达到几百米每秒，在没有进行光阑准直或者其他减小原子束横向发散角的措施时，由多普勒效应导致的谱线增宽可达几百MHz，甚至达到GHz的量级。横向高速原子由于与窄线宽钟激光的相互作用时间短且多普勒频移较大的原因，无法有效地被激励到钟跃迁上能级。也就是说，在现有技术中，只有极小一部分横向速度近零速的原子才贡献于钟跃迁谱线信号，原子利用率很低，限制了原子束光钟稳定度指标的进一步提高。
发明内容
本公开所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟及其实现方法，用以解决现有技术中存在绝大部分基态原子未贡献于钟跃迁谱线而是形成较大的多普勒背景本底，使得原子利用率不高从而限制原子束光钟稳定度指标进一步提高的问题。
根据本公开实施例的一个方面，本公开实施例提供了一种脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟，所述脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟包括：
电源控制系统，用于生成脉冲调制信号，并将所述脉冲调制信号传输至宽谱窄线宽钟激光系统；
其中，电源控制系统还包括伺服反馈电路和调制解调电路等，具体将在后文中进行介绍。
所述宽谱窄线宽钟激光系统中的激光头用于，在脉冲调制信号的作用下生成梳齿形钟激光信号，其中，所述梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为10kHz至10MHz，且所述梳齿形钟激光信号的频谱宽度为10MHz至5GHz，其中，单根梳齿线宽小于钟跃迁能级线宽；
原子束光钟中的原子束流(即原子束光钟的物理部分)，用于在所述梳齿形钟激光信号的作用下，将原子从钟跃迁的下能级激励至钟跃迁的上能级；
蓝光探测激光系统，用于发出激光，以便所述激光与所述钟跃迁的上能级或所述钟跃迁的下能级的原子相互作用，生成荧光信号；
光电探测模块，用于将所述荧光信号进行收集，并将所述荧光信号发送所述电源控制系统，以便所述电源控制系统对所述宽谱窄线宽钟激光系统的所述梳齿形钟激光信号的频率进行锁定。
在一些实施例中，所述原子包括钙原子、镁原子、锶原子、镱原子、汞原子、镉原子、铷原子和铯原子中的任意一种。
在一些实施例中，所述脉冲调制信号的脉宽范围为0.2ns至100ns，任意两相邻脉冲间隔范围为0.1μs至100μs。
在一些实施例中，所述梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为1MHz，且所述梳齿激光信号的频谱宽度为1GHz。
在一些实施例中，所述蓝光探测激光系统发出的与所述钟跃迁的上能级的原子相互作用的激光的波长为431nm；所述蓝光探测激光系统发出的与所述钟跃迁的下能级的原子相互作用的激光的波长为423nm。
根据本公开实施例的另一个方面，本公开实施例还提供了一种脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟的实现方法，所述方法包括：
电源控制系统生成脉冲调制信号，并将所述脉冲调制信号传输至宽谱窄线宽钟激光系统；
所述宽谱窄线宽钟激光系统中的激光头在脉冲调制信号的作用下生成梳齿形钟激光信号，其中，所述梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为10kHz至10MHz，且所述梳齿形钟激光信号的频谱宽度为10MHz至5GHz，且单根梳齿线宽小于钟跃迁能级线宽；
原子束光钟中的原子束流在所述梳齿形钟激光信号的作用下，将原子从钟跃迁的下能级激励至钟跃迁的上能级；
蓝光探测激光系统发出的激光与所述钟跃迁的上能级或所述钟跃迁的下能级的原子相互作用，生成荧光信号；
光电探测模块将所述荧光信号进行收集，并将所述荧光信号发送所述电源控制系统，以便所述电源控制系统对所述宽谱窄线宽钟激光系统的所述梳齿形钟激光信号的频率进行锁定。
在一些实施例中，所述原子包括钙原子、镁原子、锶原子、镱原子、汞原子、镉原子、铷原子和铯原子中的任意一种；
所述脉冲调制信号的脉宽范围为0.2ns至100ns，任意两相邻脉冲间隔范围为0.1μs至100μs。
在一些实施例中，所述梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为1MHz，且所述梳齿形钟激光信号的频谱宽度为1GHz；
所述蓝光探测激光系统发出的与所述钟跃迁的上能级的原子相互作用的激光的波长为431nm；所述蓝光探测激光系统发出的与所述钟跃迁的下能级的原子相互作用的激光的波长为423nm。
本公开实施例的有益效果在于，由于采用了脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟包括电源控制系统、宽谱窄线宽钟激光系统、原子束光钟中的原子束流(即原子束光钟的物理部分)、蓝光探测激光系统和光电探测模块，其中，电源控制系统，用于生成脉冲调制信号，并将脉冲调制信号传输至宽谱窄线宽钟激光系统，宽谱窄线宽钟激光系统中的激光头用于，在脉冲调制信号的作用下生成梳齿形钟激光信号，其中，梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为10kHz至10MHz，且梳齿形钟激光信号的频谱宽度为10MHz至5GHz，且单根梳齿线宽小于钟跃迁能级线宽，原子束光钟中的原子束流，用于在梳齿形钟激光信号的作用下，将原子从钟跃迁的下能级激励至钟跃迁的上能级，蓝光探测激光系统，用于发出激光，以便激光与钟跃迁的上能级或所述钟跃迁的下能级的原子相互作用，生成荧光信号，光电探测模块，用于将荧光信号进行收集，并将荧光信号发送至电源控制系统，以便电源控制系统对宽谱窄线宽钟激光系统的梳齿形钟激光信号的频率进行锁定。通过生成梳齿形钟激光信号，并与原子束流相互作用，使钟激光频谱覆盖几乎所有不同横向速度群原子的多普勒宽度，从而将几乎所有钟跃迁下能级原子激励到钟跃迁上能级，参与对钟跃迁谱线的贡献，实现极高信噪比的钟跃迁谱线，突破以往原子束光钟原子利用率低的国际瓶颈难题，发挥原子束光钟原子数目多可实现高信噪比激光谱的特别优势，从而实现一种全新的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟。此外，该发明具有适应原子种类多包括冷却囚禁原子的优势。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1为本公开实施例的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟的示意图；
图2为本公开实施例的内部调制的原理示意图；
图3为本公开实施例的外部调制的原理示意图；
图4为本公开实施例的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟的实现方法的流程示意图；
附图标记：1、电源控制系统，2、宽谱窄线宽钟激光系统，21、激光头，3、原子束光钟，31、原子束流，4、蓝光探测激光系统，5、光电探测模块，6、脉冲调制信号，7、梳齿形钟激光信号，8、激光调制器。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本公开。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本公开。在其它情况中，省略对众所周知的系统、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本公开的描述。
本公开实施例提供了一种脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟及其实现方法。
其中，原子束光钟产生时间频率的设备，被广泛运用在守时授时、卫星导航、时间同步、大地测量、精密光谱等领域。
根据本公开实施例的一个方面，本公开实施例提供了一种脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟。
请参阅图1，图1为本公开实施例的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟的示意图。
如图1所示，该脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟包括：
电源控制系统1，用于生成脉冲调制信号，并将脉冲调制信号传输至宽谱窄线宽钟激光系统2。
在一些实施例中，电源控制系统1可以用于生成脉冲调制信号，还可用于对荧光信号进行调制解调，并产生伺服控制信号的功能，即电源控制系统还包括调制解调电路和伺服反馈电路，具体可参见后续描述。
在一些实施例中，脉冲调制信号的脉宽范围为0.2ns至100ns，任意两相邻脉冲间隔范围为0.1μs至100μs。
在另一些实施例中，脉冲调制信号的脉冲宽度为1ns，任意两相邻脉冲间隔为1us。
宽谱窄线宽钟激光系统2中的激光头21用于，在脉冲调制信号的作用下生成梳齿形钟激光信号，其中，梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为10kHz至10MHz，且梳齿形钟激光信号的频谱宽度为10MHz至5GHz，且单根梳齿线宽小于钟跃迁能级线宽。
在一些实施例中，梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为1MHz，且梳齿激光信号的频谱宽度为1GHz。
原子束光钟3中的原子束流31，用于在梳齿形钟激光信号的作用下，将原子从钟跃迁的下能级激励至钟跃迁的上能级。
其中，梳齿形钟激光信号与原子束流相互作用，采用拉比探测方式或拉姆塞探测方式，将几乎所有的钟跃迁的下能级原子激励到钟跃迁的上能级。
其中，原子包括钙原子、镁原子、锶原子、镱原子、汞原子、镉原子、铷原子和铯原子中的任意一种。
蓝光探测激光系统4，用于发出激光，以便激光与钟跃迁的上能级或钟跃迁的下能级的原子相互作用，生成荧光信号。
在一些实施例中，蓝光探测激光发出的与钟跃迁的上能级的原子相互作用的激光的波长为431nm；蓝光探测激光系统发出的与钟跃迁的下能级的原子相互作用的激光的波长为423nm。
光电探测模块5，用于将荧光信号进行收集，并将荧光信号发送电源控制系统1，以便电源控制系统1对宽谱窄线宽钟激光系统2的梳齿形钟激光信号的频率进行锁定。
其中，光电探测模块5具体可以为光电倍增管或光电管。
在本公开实施例中，提供了一种新的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟，该脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟包括电源控制系统1、宽谱窄线宽钟激光系统2、原子束光钟3中的原子束流31(即原子束光钟的物理部分)、蓝光探测激光系统4和光电探测模块5，其中，电源控制系统1，用于生成脉冲调制信号，并将脉冲调制信号传输至宽谱窄线宽钟激光系统2，宽谱窄线宽钟激光系统2中的激光头21用于，在脉冲调制信号的作用下生成梳齿形钟激光信号，其中，梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为10kHz至10MHz，且梳齿形钟激光信号的频谱宽度为10MHz至5GHz，且单根梳齿线宽小于钟跃迁能级线宽，原子束光钟3中的原子束流31，用于在梳齿形钟激光信号的作用下，将原子从钟跃迁的下能级激励至钟跃迁的上能级，蓝光探测激光系统4，用于发出激光，以便激光与钟跃迁的上能级或钟跃迁的下能级的原子相互作用，生成荧光信号，光电探测模块5，用于将荧光信号进行收集，并将荧光信号发送电源控制系统，以便电源控制系统1对宽谱窄线宽钟激光系统2的梳齿形钟激光信号的频率进行锁定。通过生成梳齿形钟激光信号，并与原子束流相互作用，将几乎所有的钟跃迁下能级原子激励至钟跃迁上能级，然后与通过蓝光探测激光系统发出的激光相互作用，使钟激光频谱覆盖几乎所有不同横向速度群原子的多普勒宽度，从而将几乎所有钟跃迁下能级原子激励到钟跃迁上能级参与对钟跃迁谱线的贡献，实现极高信噪比的钟跃迁谱线，突破以往热原子光频原子钟原子利用率低的国际瓶颈难题，发挥原子束光钟原子数目多可实现高信噪比激光谱的特别优势，从而实现一种全新的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟。
其中，对宽谱窄线宽钟激光系统2的调制方式包括内部调制和外部调制方式，现结合图2对内部调制进行详细阐述。
结合图2可知，在本公开实施例中，给宽谱窄线宽钟激光系统2中的激光头21(具体为宽谱窄线宽钟激光系统中的钟激光器的激光头)施加由电源控制系统1产生的脉冲调制信号6，脉冲调制信号6的脉宽1ns左右，任意两相邻脉冲间隔1μs左右，脉冲调制信号6的脉宽和任意两相邻脉冲间隔均可调，经过调制后输出钟激光在频域上表现为“梳齿”状的梳齿形钟激光信号7，每根“梳齿”是窄线宽，相邻“梳齿”间隔为1MHz左右，即梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为1MHz左右，整个“梳齿”频谱宽度达到1GHz左右，即梳齿激光信号的频谱宽度为1GHz，覆盖几乎所有不同横向速度群的原子。脉冲调制信号6的脉宽范围为0.2ns～100ns，任意两相邻脉冲间隔范围为0.1μs至100μs。也就是说，这里的频谱宽度为1GHz左右，频谱间隔为1MHz左右的梳齿形钟激光信号7，其频谱宽度可以从10MHz到5GHz连续调节，覆盖了1GHz，由脉冲间隔时间对应的脉冲重复频率从10kHz到10MHz连续调节，覆盖了1MHz。
梳齿形钟激光信号7与由原子束光钟3物理部分产生的原子束流相互作用，这里作用方式可以是拉比探测方式也可以是拉姆塞探测方式，将几乎所有的原子从基态激励到钟跃迁的上能级。然后利用蓝光探测激光系统4探测钟跃迁的下能级或上能级的布居数变化，这里蓝光探测激光系统4可以是423nm激光也可以是431nm激光。
具体地，蓝光探测激光系统4发出稳频的423nm激光或者431nm的激光，其中423nm激光是与原子钟跃迁的下能级相互作用，431nm激光是与原子钟跃迁的上能级相互作用，并产生荧光信号。
蓝光探测激光系统4与原子相互作用自发辐射的荧光信号被光电探测模块5(光电管或光电倍增管)收集，即钟跃迁荧光谱线信号。荧光信号经电源控制系统1滤波调制解调和伺服反馈电路来精确控制对宽谱窄线宽钟激光系统2的梳齿形钟激光信号的频率，从而实现一种高稳定度脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟。
其中，图3为外部调制方式。结合图3可知，电源控制系统1产生的脉冲调制信号6施加在外部的激光调制器8上，例如电光调制器等，其他过程与图2所示的内部调制方式类似，此处不再赘述。
在本公开实施例中的原子束光钟用于探测钟跃迁的能级的梳齿形钟激光信号7的特征是经过脉冲调制信号6调制的，在频域上表现为宽谱窄线宽钟激光。本公开在此情形下与已有的光频原子钟采用单线窄线宽钟激光探测钟跃迁能级有本质的区别。国际上已有的方案中，原子的利用率低至0.1％，而本公开中的原子利用率可高达90％以上。另外，本公开并不局限于实现脉冲宽谱钟激光探测的钙原子束光钟，也可以适用于镁、锶、镱、汞、镉、铯、铷等原子的束流型光频原子钟，按照其对应的能级使用对应的波长激光，而保持这种梳状脉冲宽谱探测不变，甚至其他碱金属或碱土金属气室型光频原子钟。
根据本公开实施例的另一个方面，本公开实施例提供了一种脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟的实现方法。
请参阅图4，图4为本公开实施例的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟的实现方法的流程示意图。
如图4所示，该方法包括：
S1：电源控制系统生成脉冲调制信号，并将脉冲调制信号传输至宽谱窄线宽钟激光系统。
S2：宽谱窄线宽钟激光系统中的激光头在脉冲调制信号的作用下生成梳齿形钟激光信号，其中，梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为10kHz至10MHz，且梳齿形钟激光信号的频谱宽度为10MHz至5GHz，且单根梳齿线宽小于钟跃迁能级线宽。
S3：原子束光钟中的原子束流在梳齿形钟激光信号的作用下，将原子从钟跃迁的下能级激励至钟跃迁的上能级。
S4：蓝光探测激光系统发出的激光与钟跃迁的上能级或钟跃迁的下能级的原子相互作用，生成荧光信号。
S5：光电探测模块将荧光信号进行收集，并将荧光信号发送电源控制系统，以便电源控制系统对宽谱窄线宽钟激光系统的梳齿形钟激光信号的频率进行锁定。
在一些实施例中，原子包括钙原子、镁原子、锶原子、镱原子、汞原子、镉原子、铷原子和铯原子中的任意一种。
在一些实施例中，本公开实施例提供的方法也适用于冷原子，如被冷却和被囚禁的原子。
在一些实施例中，脉冲调制信号的脉宽范围为0.2ns至100ns，任意两相邻脉冲间隔范围为0.1μs至100μs。
在一些实施例中，梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为1MHz，且梳齿形钟激光信号的频谱宽度为1GHz。
在一些实施例中，蓝光探测激光系统发出的与钟跃迁的上能级的原子相互作用的激光的波长为431nm；蓝光探测激光系统发出的与钟跃迁的下能级的原子相互作用的激光的波长为423nm。
现以钙原子为例对本公开实施例的方案进行详细阐述，具体地：
电源控制系统产生脉宽1ns左右，任意两相邻脉冲间隔1μs左右，且参数均可调节的脉冲调制信号。对于钙原子，钟激光的中心波长对应1S0-3P1跃迁657nm，具体是利用窄脉冲信号对窄线宽657nm钟激光进行调制，调制方式可以内调制也可以是外调制，使钟激光频谱展宽到1GHz左右，在频域上表现为一系列的频率间隔为1MHz左右的宽谱“频率梳齿”，每个频率梳齿对应的激光仍然是窄线宽激光。将该调制后的梳齿形钟激光信号与钙原子相互作用，采用拉比探测方式或拉姆塞探测方式，以此梳齿形钟激光信号和不同横向速度群的基态钙原子相互作用，将几乎所有横向速度群的基态钙原子激励到钟跃迁的上能级，然后通过频率锁定的蓝光探测激光系统来探测钙原子钟跃迁的下能级或者上能级，得到极高信噪比的窄线宽钟跃迁荧光谱线(即荧光信号)，即，本公开实施例将几乎所有不同横向速度群的基态原子利用起来并贡献于钟跃迁谱线，极大地提高钟跃迁谱线的信噪比，从而实现一种全新的脉冲宽谱探测的小型化钙脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟，稳定度得到极大的提高。
上述频率锁定的蓝光探测激光系统来探测钙原子钟跃迁的下能级时，蓝光探测激光系统的激光的波长为钙原子1S0-3P1跃迁的423nm；探测钙原子钟跃迁的上能级时，蓝光探测激光系统的激光的波长为钙原子3P1-3P0跃迁的431nm激光。
其中，电源控制系统的作用除了产生脉冲调制信号，还具有钙原子炉温控、射频信号控制输出、调制解调电路、伺服反馈电路等模块。
其中，蓝光探测激光系统可以是对应钙原子1S0-3P1跃迁的423nm激光也可以是对应钙原子的3P1-3P0跃迁的431nm激光。拉比探测方式为原子束流的双光束“猫眼”饱和谱方式，拉姆塞探测方式为原子束流的四行波探测方式或者三驻波方式。
其中，对荧光信号的调制解调信号由电源控制系统产生，具体地，由电源控制系统对荧光信号进行调制解调得到色散型误差信号，经过伺服反馈电路对宽谱窄线宽钟激光系统的频率调制端口进行反馈，控制宽谱窄线宽钟激光系统的梳齿形钟激光信号的高精度控制和锁定。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本公开实施例方案的目的。
另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
还应理解，在本公开各实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本公开实施例的实施过程构成任何限定。
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟，其特征在于，所述脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟包括：
电源控制系统，用于生成脉冲调制信号，并将所述脉冲调制信号传输至宽谱窄线宽钟激光系统；
所述宽谱窄线宽钟激光系统中的激光头用于，在脉冲调制信号的作用下生成梳齿形钟激光信号，其中，所述梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为10kHz至10MHz，且所述梳齿形钟激光信号的频谱宽度为10MHz至5GHz，且单根梳齿线宽小于钟跃迁能级线宽；
原子束光钟中的原子束流，用于在所述梳齿形钟激光信号的作用下，将原子从钟跃迁的下能级激励至钟跃迁的上能级；
蓝光探测激光系统，用于发出激光，以便所述激光与所述钟跃迁的上能级或所述钟跃迁的下能级的原子相互作用，生成荧光信号；
光电探测模块，用于将所述荧光信号进行收集，并将所述荧光信号发送至所述电源控制系统，以便所述电源控制系统对所述宽谱窄线宽钟激光系统的所述梳齿形钟激光信号的频率进行锁定。
2.根据权利要求1所述的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟，其特征在于，所述原子包括钙原子、镁原子、锶原子、镱原子、汞原子、镉原子、铷原子和铯原子中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟，其特征在于，所述脉冲调制信号的脉宽范围为0.2ns至100ns，任意两相邻脉冲间隔范围为0.1μs至100μs。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟，其特征在于，所述梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为1MHz，且所述梳齿激光信号的频谱宽度为1GHz。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟，其特征在于，所述蓝光探测激光系统发出的与所述钟跃迁的上能级的原子相互作用的激光的波长为431nm；所述蓝光探测激光系统发出的与所述钟跃迁的下能级的原子相互作用的激光的波长为423nm。
6.一种脉冲宽谱钟激光探测的原子束光钟的实现方法，其特征在于，所述方法包括：
电源控制系统生成脉冲调制信号，并将所述脉冲调制信号传输至宽谱窄线宽钟激光系统；
所述宽谱窄线宽钟激光系统中的激光头在脉冲调制信号的作用下生成梳齿形钟激光信号，其中，所述梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为10kHz至10MHz，且所述梳齿形钟激光信号的频谱宽度为10MHz至5GHz，且单根梳齿线宽小于钟跃迁能级线宽；
原子束光钟中的原子束流在所述梳齿形钟激光信号的作用下，将原子从钟跃迁的下能级激励至钟跃迁的上能级；
蓝光探测激光系统发出的激光与所述钟跃迁的上能级或所述钟跃迁的下能级的原子相互作用，生成荧光信号；
光电探测模块将所述荧光信号进行收集，并将所述荧光信号发送所述电源控制系统，以便所述电源控制系统对所述宽谱窄线宽钟激光系统的所述梳齿形钟激光信号的进行锁定。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述原子包括钙原子、镁原子、锶原子、镱原子、汞原子、镉原子、铷原子和铯原子中的任意一种。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述脉冲调制信号的脉宽范围为0.2ns至100ns，任意两相邻脉冲间隔范围为0.1μs至100μs。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述梳齿形钟激光信号中的任一两相邻梳齿之间的频谱间隔为1MHz，且所述梳齿形钟激光信号的频谱宽度为1GHz。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述蓝光探测激光系统发出的与所述钟跃迁的上能级的原子相互作用的激光的波长为431nm；所述蓝光探测激光系统发出的与所述钟跃迁的下能级的原子相互作用的激光的波长为423nm。
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