本发明专利技术公开的一种一体化设计的CPT原子频标物理系统，包括，装配激光管(1)、光学组件、吸收泡(7)、C场线圈(8)的热环(5)，光电组件和加热恒温装置(12)。激光管套(2)可转动地装配在热环(5)的装配孔内，激光管(1)和其后的光学组件通过激光管套(2)固定在热环(5)的台阶装配孔上，直接绕制在吸收泡(7)上的C场线圈(8)和吸收泡(7)一起，装配在导磁率大于2000的金属吸收泡套(9)内，吸收泡套(9)通过非磁导体热环(5)的装配孔，同轴耦合连接在光学组件之后。本发明专利技术通过一体化设计，将激光管和吸收泡同时控温，摒弃了现有技术将激光管和吸收泡分成两部分，分别温控的设计弊端，缩小了物理系统的体积，同时降低了物理系统消耗的功耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种被 动型相干布局囚禁原子频标(简称CPT原子频标)，更具体的 说，本专利技术是关于CPT原子频标的物理系统。
技术介绍
CPT原子频标CPT是目前理论上唯一可微型化的新型原子频标，其体积、功耗、启 动速度比目前广泛应用的铷钟具有更大优势，因而具有更大的应用前景。大量的电子学设 备都需要原子频标作为自主守时的频率源，但由于原子频标功耗、体积过大，因此只能用晶 体振荡器(晶振)代替。然而晶振有漂移率大的缺点，提供的时间基准长期误差大，不能满 足自主守时要求，设备不得不定时与外部时钟校准。CPT原子频标能够达到与晶振相当的体 积和功耗，但却具有原子频标漂移率小，长期准确度高的优点，是自主守时理想时间频率源 部件，它的应用将极大扩大电子学设备的应用范围。与传统的铷频标相比，CPT原子频标物 理系统不受微波腔的限制，光源部分用纵腔面发射半导体激光器(VCSEL)替代光谱灯，其 体积、功耗可大幅降低，与MEMS工艺相结合，该类型的原子频标物理系统可实现微型化。本 专利技术是基于传统工艺的CPT原子频标物理系统，利用本专利技术预期可实现功耗2W、体积47cm3 的CPT原子频标。CPT原子频标的基本原理是利用原子与相干光相互作用产生的窄线宽电磁感应透 明(EIT)谱线作为鉴频谱线去锁定压控晶振，即CPT原子频标的物理系统通过输出具有鉴 频特性的光检信号，经同步鉴相后得到误差信号去锁定压控晶振，使晶振的标准输出频率 具有与原子一样的频率稳定度。因此根据功能不同，CPT原子频标可以概括地分为电子学 系统和物理系统。电子学系统作用是产生供给激光管的携带有调制信息的直流信号和微波 信号；同时，电子学系统还对物理系统输出的携带鉴频信息的光检信号进行同步鉴相得到 控制激光频率的负反馈电流信号及控制压控晶振的负反馈电压信号。物理系统的作用是在 探询信号的作用下，输出具有鉴频特性的光检信号。CPT原子频标锁定后，其频率稳定度主 要由物理系统决定，因此物理系统是CPT原子频标的核心部分。小型化、低功耗是CPT原子 频标最重要的特点，物理系统占据CPT原子频标的主要部分，因此如何设计更小体积、更小 功耗的物理系统对CPT原子频标极为重要。CPT频标作为一种新型原子频标，目前世界上仅有两款商品，分别由Symmetricom 公司和Kernco公司实现。Symmetricom公司的物理系统设计采用的是分离式，即将物理系 统分为两部分光源部分和吸收泡部分。这种结构的优点是光源部分和吸收泡部分可以根 据需要控制在不同的温度点，缺点则是增大了物理系统的体积，同时两路独立的温控增大 了电路板的面积和功耗。Kernco公司的物理系统目前尚无文献记载。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种体积小、功耗低、便于调试的一体化设计的CPT原子频 标物理系统。为实现这个目的，本专利技术是这样实现的，一种一体化设计的CPT原子频标物理系统，包括，装配激光管、光学组件、吸收泡、C场线圈的热环和加热恒温装置，其特征在于激 光管套可转动地装配在热环的装配孔内，激光管和其后的光学组件通过激光管套固定在 热环的台阶装配孔上，直接绕制在吸收泡上的C场线圈和吸收泡一起，装配在导磁率大于 2000的金属吸收泡套内，吸收泡套通过非磁导体热环的装配孔，同轴耦合连接在光学组件之后。本专利技术的有益效果在于(1)本专利技术将C场绕制在吸收泡的两端，保证了磁场的均勻，减少了体积，。一般的 方案都是将吸收泡放置在一个金属套筒内，然后在金属套筒的外面绕制C场线圈，最后再 将金属套筒放置在磁屏蔽筒内，该现有技术相比于本专利技术就多了一个金属套筒的尺寸，不 可避免的增大了物理系统的体积；同时，上述现有技术的金属套筒要尽量加厚，才能保证将 吸收泡尾管装在其中，以避免尾管干扰C场线圈绕制。本专利技术中，C场线圈直接绕制在吸收 泡的尾管两端，减少了体积，同时保证了磁场的均勻性。(2)结构简单，体积小，功耗低，易于加工，降低了生产成本。本专利技术通过一体化设 计，将激光管和吸收泡同时控温，摒弃了现有技术将激光管和吸收泡分成两部分分别温控 的设计弊端。缩小了物理系统的体积，同时降低了物理系统消耗的功耗。热环采用普通铝 合金单独设计，实现了对激光管和吸收泡的同时温控，同时还使本物理系统完全工程化，使 成本进一步降低。(3)激光管套相对于热环可以转动，有利于调整激光通过光学镜片后的光学特性。 由于激光管是固定在热环上，因此激光管套相对于热环可以转动就是激光管套相对于激光 管可以转动，通过这种角度的调整可以改变激光通过光学组件后的光学特性。附图说明为进一步说明本专利技术的较佳实施例，并配合附图详述于后，以使对于本专利技术更易 于了解。但以下所述仅为用来解释本专利技术的较佳实施例，并非企图据以对本专利技术做任何形 式上的限制，凡是以本专利技术的创造精神为基础，所做的任何形式的修饰或变更，皆仍应属于 本专利技术意图保护的范畴。图1是本专利技术一体化设计的CPT原子频标物理系统的半剖视示意图。图2是图1的分解示意图。图中1激光管，2激光管套，3前置光学镜片，4后置光学镜片，5热环，6功率晶体 管，7吸收泡，8C场线圈，9吸收泡套，10端盖，11光电池，12加热恒温装置。具体实施例方式图1 图2描述了由激光管1、激光管套2、光学组件、热环5、吸收泡套9、吸收泡 7、C场线圈8，光电组件和加热恒温装置12组成CPT原子频标物理系统的最佳实施例。C场 线圈8直接绕制在吸收泡7上，并由点胶固定。C场线圈8线圈上至少贴有一层耐高温的绝 缘胶带，以保护C场线圈8不会和吸收泡套9短路。吸收泡7的尾管处于吸收泡7 —端侧 面的中央，C场线圈8绕在吸收泡7的两端柱面上。理论和实验结果都表明，这种绕制方式 较传统方式产生的磁场更加均勻。吸收泡套9采用导磁率大于2000的高磁导率金属材料 制成。所述的高磁导率金属材料可以是铁镍合金或者钹镆合金，还可以是纯铁。由前置光学镜片3、后置光学镜片4组成光学组件通过粘接剂粘固在激光管套2的内台阶孔。激光管 1和其后的光学组件通过激光管套2固定在热环5的台阶装配孔上。激光管套2可转动地 装配在热环的前端台阶装配孔内。激光管套2相对于热环5可以转动，以得到合适光学特 性的激光。直接绕制在吸收泡7上的C场线圈8和吸收泡7 —起，装配在导磁率大于2000 的金属吸收泡套9内。吸收泡套9和激光管套2紧密地装配在热环5装配孔内。吸收泡套 9通过非磁导体热环5的装配孔，同轴耦合连接在光学组件之后。吸收泡套9和端盖10由 导磁率大于2000以上的金属材料制成。非磁导体热环5可由普通的合金铝或者铜材制成。加热恒温装 置12由热环5和装在热环5柱面矩形体侧面上的热敏电阻和功率晶 体管6组成，一体化设计在热环5内的激光管1和吸收泡7 —同被热环5温控。热敏电阻 和功率晶体管6安装在热环5上。热敏电阻和功率晶体管6通过热环5柱面侧面上制有的 通孔，沿其径向延伸固定其孔中，并连接在频标的电路板上(图中未示出)。光电组件由光 电池11及端盖10组成，且光电池固定在端盖的内端面上。光电池11通过粘结剂粘固在端 盖10内端面上，并同吸收泡套9 一起封装在热环5的装配孔内，通过螺钉将端盖10与热环 5固定。光电池6采集的原子鉴频信号作为本专利技术对象的输出信号输送到CPT本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种一体化设计的ＣＰＴ原子频标物理系统，包括，装配激光管（１）、光学组件、吸收泡（７）、Ｃ场线圈（８）的热环（５），光电组件和加热恒温装置（１２），其特征在于：激光管套（２）可转动地装配在热环（５）的装配孔内，激光管（１）和其后的光学组件通过激光管套（２）固定在热环（５）的台阶装配孔上，直接绕制在吸收泡（７）上的Ｃ场线圈（８）和吸收泡（７）一起装配在导磁率大于２０００的金属吸收泡套（９）内，吸收泡套（９）通过热环（５）的装配孔，同轴耦合连接在光学组件之后。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜润昌，曹远洪，蒲晓华，
申请(专利权)人：成都天奥电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：90
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