CPT原子鐘原子泡測(cè)試系統(tǒng)研制.pdf

1、時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)是萬物運(yùn)動(dòng)和變化的標(biāo)尺。原子鐘是目前世界上人類發(fā)明的最準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具，為人類生活提供了巨大便利。原子鐘利用本地振蕩器去鎖定原子超精細(xì)能級(jí),從而得到準(zhǔn)確性和穩(wěn)定度非常高的頻率基準(zhǔn)。傳統(tǒng)原子鐘由于體積和功耗過大，阻礙了其廣泛使用。因此，微型化及低功耗的原子鐘便呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，具有越來越重要的現(xiàn)實(shí)意義。相較于傳統(tǒng)原子鐘，采用相干布居囚禁(Coherent Population Trapping, CPT)原理的原子鐘不再需要微波

2、諧振腔，尺寸上也就不受制于輻射場(chǎng)的波長(zhǎng)限制，因而具有理想的微型化和集成化潛力，相應(yīng)的功耗也將大大降低。CPT原子鐘的原子泡可分為玻璃泡和MEMS泡，原子泡在原子鐘整個(gè)系統(tǒng)中起決定性作用。如何快速檢測(cè)物理泡的好壞已成為原子鐘研制過程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
　　本文旨在搭建一套快速、簡(jiǎn)單、有效的CPT原子鐘原子泡測(cè)試系統(tǒng)，采用這套系統(tǒng)可以快速有效地檢測(cè)原子鐘物理泡的功能與性能。該測(cè)試系統(tǒng)主要包括溫控模塊、VCSEL激光器、原子泡、支架

3、、光電探測(cè)器等，所用到的測(cè)試電路主要包括物理封裝加熱電路、激光器掃頻電路、光電檢測(cè)電路。目前各部分電路已設(shè)計(jì)完成，滿足測(cè)試要求。采用該套測(cè)試系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單快捷地檢測(cè)出原子泡的吸收峰，為比較原子泡的功能和性能提供了很大便利，對(duì)于后期原子鐘的研制工作具有重要意義。本文從CPT原子鐘的構(gòu)造和工作原理入手，介紹了CPT原子鐘測(cè)試系統(tǒng)的搭建，測(cè)試電路的實(shí)現(xiàn)以及整體工作情況。對(duì)于一級(jí)閉環(huán)所用到的溫控伺服環(huán)路和激光器電流伺服環(huán)路的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。介紹了C