【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及原子光频标，特别是涉及一种应用具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件的小型原子光频标。
技术介绍
1、原子光频标是目前最精确的时间频率标准装置，由于重量轻、功耗低，体积小，在对体积和功耗有严格要求而需要较高频率稳定度的场合中有广泛的应用前景。光学时频传递目前最好的方法是光学直传，即将光频原子钟发出的光信号直接发送到接收端，然而，光学链路的损耗不可避免的造成光信号的功率衰减，导致其传输距离受限。因此，追求更大的输出功率始终是原子光频标
的追求。
2、另一方面，由于原子钟的性能主要由频率准确度和频率稳定度来决定的，对这两个指标的精准控制不可避免地受外界环境干扰，例如温度、电磁、湿度、灰尘颗粒等等，所以为了克服这些外部影响因素，往往会通过外部辅助设备加以控制，然而这样会进一步增加系统的热功耗。
3、中国专利技术专利申请cn 202310682530x公开了一种基于小型化窄线宽激光器的小型铷原子光频标，包括小型化窄线宽激光器、频率调制光谱稳频系统和电子伺服反馈控制系统；激光器输出光被分束后，一束作为光频标输出，另一束作为稳频激光输入频率调制光谱稳频系统；通过频率调制光谱稳频系统和电子伺服反馈系统实现小型化窄线宽激光器的稳频。然而，尽管该文献中没有公开所得频标的输出功率，然而本领域技术人员知道受限于元件与结构，该频标的功率通常较小。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种稳定性高、功率更大的小型原子光频标，能够克服上述由于环境的影响
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种应用具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件的小型原子光频标，所述小型原子光频标包括小型化窄线宽激光器、频率调制光谱稳频系统和电子伺服反馈控制系统；所述小型化窄线宽激光器是外腔半导体激光器，其包括沿光路方向依次设置的激光二极管、准直透镜、干涉滤光片、激光腔镜和压电陶瓷；
3、其中，所述激光腔镜是具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件，所述光学元件包括严密贴合在一起的第一微凸透镜阵列22、第一超低膨胀率玻璃板24、平面反射镜36、第二超低膨胀率玻璃板28和第二微凸透镜阵列30，所述微凸透镜阵列的一面为微凸透镜表面，另一面为平面，所述超低膨胀率玻璃板的一侧面与微凸透镜阵列的平面贴合，另一面与平面反射镜贴合，第一超低膨胀率玻璃板24的厚度等于第一微凸透镜的焦距，平面反射镜36与第二超低膨胀率玻璃板28的厚度之和等于第二微凸透镜的焦距，且第一微凸透镜阵列22中的每一个微凸透镜与第二微凸透镜阵列30中的微凸透镜的位置一一对应；所述平面反射镜36的前表面镀部分反射膜，其后表面镀增透膜。
4、在本专利技术中，为了便于描述而非限定，将平面反射镜36的两侧面中朝向第一微凸透镜阵列的一侧面称为前表面，将其另一侧面(即朝向第二微凸透镜阵列的一侧面)称为后表面。
5、作为一种优选的实施方式，所述微凸透镜阵列的微凸透镜表面和平面与超低膨胀率玻璃板两侧面均镀增透膜。
6、在本专利技术中，频率调制光谱稳频系统和电子伺服反馈控制系统属于本领域的现有技术，例如参考i.ben-aroya,m.kahanov,and g.eisenstein,“multi-field frequencymodulation spectroscopy,”opt.express 16,6081–6097(2008)，或r.eichholz,h.richter,m.wienold,et al.,“frequency modulation spectroscopy with a thzquantum-cascade laser,”opt.express 21,32199–32206(2013)，或f.zi,x.wu,w.zhong,et al.,“laser frequency stabilization by combin ing modulation transfer andfrequency modulation spectroscopy,”appl.opt.56,2649–2652(2017)等公开的技术方案。
7、本领域技术人员也可以参考其他现有技术，实现频率调制光谱稳频系统或电子伺服反馈控制系统。
8、通常，频率调制光谱稳频系统包括部分反射镜，优选地该部分反射镜也采用具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件。
9、在本专利技术中，所述小型原子光频标是铷原子光频标或铯原子光频标。
10、作为一种优选的实施方式，为了进一步提高原子光频标的稳定性，将小型化窄线宽激光器、频率调制光谱稳频系统和电子伺服反馈控制系统安装在底板上，且小型化窄线宽激光器、频率调制光谱稳频系统、电子伺服反馈控制系统、底板的外部分别设置真空绝热外壳，真空绝热外壳为密封外壳，小型化窄线宽激光器、频率调制光谱稳频系统、电子伺服反馈控制系统、底板与真空绝热外壳之间的空间为真空，且电子伺服反馈控制系统通过导线连接到外部的电路系统引脚上。
11、在本专利技术中，真空绝热外壳材质例如：玻璃钢、高硼硅玻璃、石英玻璃、有机玻璃、泡沫玻璃保温板、金属、塑料。
12、在一些实施方式中，真空绝热外壳包括：单层外壳，或者多层外壳。
13、可选地，多层外壳的不同层之间放置隔热材料，填充相应的惰性气体，或者涂覆保温层。保温层例如采用：气凝胶、聚四氟乙烯、聚氨酯和酚醛泡沫。
14、根据一种优选的实施方式，真空绝热外壳包括：圆柱形真空绝热外壳、正方体形真空绝热外壳、长方体型真空绝热外壳、球形真空绝热外壳、半球形真空绝热外壳以及不规则形状真空绝热外壳。
15、在一些实施方式中，真空绝热外壳的密封方式包括：光胶键合、烧接、吹制、焊接、熔接。
16、在一些实施方式中，底板包括：金属板、塑料板、玻璃板。
17、在本专利技术中，为了便于描述，将朝向激光二极管的方向称为“前”，相反的方向称为“后”。两个微凸透镜阵列的前后表面和两个超低膨胀率玻璃板两侧面均镀增透膜。增透膜可减少或消除透镜表面的反射光，从而增加其透光量，因此本领域技术人员可根据产品设计要求选择适当的增透膜。镀膜有利于提高光学镜片的光学性能。本领域技术人员能够根据激光器设计的性能要求，选择适当的镀膜设计。
18、在本专利技术中，微凸透镜阵列是由多个微凸透镜组成的，微凸透镜阵列中单个微凸透镜的尺寸通常是较小的，受限于当前设备制造精度，可实现单个微凸透镜1mm×1mm。通过改进制造工艺可以进一步缩小阵列中单个透镜的尺寸，因此，无需限制单个微凸透镜的尺寸。本领域技术人也可根据单个微凸透镜的尺寸和集成式成列的尺寸，选择阵列中的微凸透镜数量。在本专利技术中，微凸透镜阵列可采用微纳光学制造工艺或模具压印技术制成，本领域技术人员也可采用其他制备方法、设备或材料实现微凸透镜阵列。
19、根据一种优选的实施方式，超低膨胀率玻璃板例如采用美国康宁公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件的小型原子光频标，所述小型原子光频标包括小型化窄线宽激光器、频率调制光谱稳频系统和电子伺服反馈控制系统；所述小型化窄线宽激光器是外腔半导体激光器，其包括沿光路方向依次设置的激光二极管、准直透镜、干涉滤光片、激光腔镜和压电陶瓷；
2.根据权利要求1所述的小型原子光频标，其特征在于所述微凸透镜阵列的微凸透镜表面和平面与超低膨胀率玻璃板两侧面均镀增透膜。
3.根据权利要求1所述的小型原子光频标，其特征在于所述小型原子光频标是铷原子光频标或铯原子光频标。
4.根据权利要求1所述的小型原子光频标，其特征在于所述频率调制光谱稳频系统包括部分反射镜，所述部分反射镜采用所述具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件。
5.根据权利要求1所述的小型原子光频标，其特征在于所述小型化窄线宽激光器、频率调制光谱稳频系统和电子伺服反馈控制系统安装在底板上，且小型化窄线宽激光器、频率调制光谱稳频系统、电子伺服反馈控制系统、底板的外部分别设置真空绝热外壳，真空绝热外壳为密封外壳，小型化窄线宽激光器、频率调制光谱稳频系
...【技术特征摘要】
1.一种应用具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件的小型原子光频标，所述小型原子光频标包括小型化窄线宽激光器、频率调制光谱稳频系统和电子伺服反馈控制系统；所述小型化窄线宽激光器是外腔半导体激光器，其包括沿光路方向依次设置的激光二极管、准直透镜、干涉滤光片、激光腔镜和压电陶瓷；
2.根据权利要求1所述的小型原子光频标，其特征在于所述微凸透镜阵列的微凸透镜表面和平面与超低膨胀率玻璃板两侧面均镀增透膜。
3.根据权利要求1所述的小型原子光频标，其特征在于所述小型原子光频标是铷原子光频标或铯原子光频标。
4.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈景标，常鹏媛，葛哲屹，
申请(专利权)人：北京大学邯郸创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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