CN203119878U - 一种原子频标物理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种原子频标物理系统，属于原子钟技术领域。所述系统包括：光谱灯和共振探测装置；共振探测装置包括：微波腔、绕设在微波腔上的C场线圈、与C场线圈电连接的恒流源、设于微波腔内的集成滤光共振泡和光电池、以及设于微波腔尾部的耦合环，集成滤光共振泡和光电池均设在光谱灯的光路上，且集成滤光共振泡位于光谱灯和光电池之间。本实用新型通过设于微波腔尾部的耦合环，不仅可以减小光谱灯发光对耦合环的干扰，同时由于原子跃迁主要发生在微波腔的尾部，因此能够增强原子共振吸收；另外，通过设于微波腔内的集成滤光共振泡，将滤光泡和共振泡集成在一起，减小了物理系统的体积，有利于原子频标的小型化。
Description
技术领域
本实用新型涉及原子钟技术领域，特别涉及一种原子频标物理系统。
背景技术
被动型原子频标作为高稳定、高精度的时间同步源，正被广泛应用于航天、通讯等众多领域。
现有的被动型原子频标主要包括压控晶振、隔离放大器、倍混频模块、物理系统、综合模块以及伺服电路。其中，物理系统是被动型原子频标的核心部件，它提供一个频率稳定、线宽较窄的原子共振吸收线，被动型原子频标正是通过将压控晶振的输出频率锁定在原子共振吸收峰上，从而获得高稳频率输出。因此，一方面，要尽量增强物理系统中原子的共振吸收，从而获得稳定频率输出，另一方面，随着对原子频标小型化的研究，如何能够减小物理系统的体积也非常重要。
实用新型内容
为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种原子频标物理系统。所述技术方案如下：
本实用新型实施例提供了一种原子频标物理系统，所述系统包括：光谱灯和共振探测装置；所述共振探测装置包括：微波腔、绕设在所述微波腔上的C场线圈、与所述C场线圈电连接的恒流源、设于所述微波腔内的集成滤光共振泡和光电池、以及设于所述微波腔尾部的耦合环，所述集成滤光共振泡和所述光电池均设在所述光谱灯的光路上，且所述集成滤光共振泡位于所述光谱灯和所述光电池之间，所述微波腔尾部是指所述微波腔内远离所述光谱灯的一端。
其中，所述光电池为在800nm有最强感光效应的硅光电池。
其中，所述光谱灯为无极放电灯。
进一步地，所述系统还包括：第一恒温装置、第二恒温装置和温控电路，所述温控电路分别与所述第一恒温装置和所述第二恒温装置电连接，所述光谱灯和所述共振探测装置分别设于所述第一恒温装置和所述第二恒温装置中。
进一步地，所述系统还包括：磁屏，所述第二恒温装置设于所述磁屏中。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过设于微波腔尾部的耦合环，不仅可以减小光谱灯发光对耦合环的干扰，同时由于原子跃迁主要发生在微波腔的尾部，因此能够增强原子共振吸收；另外，通过设于微波腔内的集成滤光共振泡，将滤光泡和共振泡集成在一起，减小了物理系统的体积，有利于原子频标的小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种原子频标物理系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
实施例
本实用新型实施例提供了一种原子频标物理系统，参见图1，该系统包括：光谱灯10和共振探测装置20；共振探测装置20包括：微波腔21、绕设在微波腔21上的C场线圈22、与C场线圈22电连接的恒流源23、设于微波腔21内的集成滤光共振泡24和光电池25、以及设于微波腔21尾部的耦合环26，集成滤光共振泡24和光电池25设在光谱灯10的光路上，且集成滤光共振泡24位于光谱灯10和光电池25之间，上述微波腔21尾部是指微波腔21内远离光谱灯10的一端。
其中，光电池25优选为在800nm有最强感光效应的硅光电池，并且大面积覆盖，以提高光检的精度。
其中，光谱灯10可以为无极放电灯。以铷原子频标为例，光谱灯10的灯泡内除了充有铷外，还充有激发电位低的惰性启辉气体。常用的启辉气体为Kr气或Ar气。光谱灯10由射频源激励发光。
进一步地，该系统还包括：第一恒温装置31、第二恒温装置32和温控电路33，温控电路33分别与第一恒温装置31和第二恒温装置32电连接，光谱灯10和共振探测装置20分别设于第一恒温装置31和第二恒温装置32中。
进一步地，该系统还包括：磁屏40，第二恒温装置32设于磁屏40中。
具体地，以铷原子频标为例，微波腔21的主要作用是为原子的共振跃迁提供合适的微波场，第二恒温装置32为集成滤光共振泡24提供温度恒定的工作环境。耦合环26的作用是将微波探寻信号50进行耦合作用于微波腔21。C场线圈22的作用是产生一个和微波场方向相平行的弱静磁场，使原子基态超精细结构发生塞曼分裂，并为原子跃迁提供量子化轴，通过调节C场线圈22的电流大小，可以改变磁场的强度。集成滤光共振泡24用于对光谱灯10发出的光进行滤光，同时为原子共振提供合适的环境，集成滤光共振泡24中除需要充入适量的87Rb及85Rb外，还需充入适当压力的混合缓冲气体，以进行荧光焠灭、能级混杂和减小多谱勒频移。集成滤光共振泡24中的87Rb原子的基态超精细跃迁频率即是被动型铷原子频标的量子鉴频参考频率。
本实用新型实施例通过设于微波腔尾部的耦合环，不仅可以减小光谱灯发光对耦合环的干扰，同时由于原子跃迁主要发生在微波腔的尾部，因此能够增强原子共振吸收；另外，通过设于微波腔内的集成滤光共振泡，将滤光泡和共振泡集成在一起，减小了物理系统的体积，有利于原子频标的小型化。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种原子频标物理系统，所述系统包括：光谱灯和共振探测装置；其特征在于，所述共振探测装置包括：微波腔、绕设在所述微波腔上的C场线圈、与所述C场线圈电连接的恒流源、设于所述微波腔内的集成滤光共振泡和光电池、以及设于所述微波腔尾部的耦合环，所述集成滤光共振泡和所述光电池均设在所述光谱灯的光路上，且所述集成滤光共振泡位于所述光谱灯和所述光电池之间，所述微波腔尾部是指所述微波腔内远离所述光谱灯的一端。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光电池为在800nm有最强感光效应的硅光电池。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光谱灯为无极放电灯。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第一恒温装置、第二恒温装置和温控电路，所述温控电路分别与所述第一恒温装置和所述第二恒温装置电连接，所述光谱灯和所述共振探测装置分别设于所述第一恒温装置和所述第二恒温装置中。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：磁屏，所述第二恒温装置设于所述磁屏中。
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