CPT原子鐘原子泡測試系統(tǒng)研制.pdf

1、時間標準是萬物運動和變化的標尺。原子鐘是目前世界上人類發(fā)明的最準確的計時工具，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能級,從而得到準確性和穩(wěn)定度非常高的頻率基準。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)出廣闊的應用前景，具有越來越重要的現(xiàn)實意義。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的波長限制，因而具有理想的微型化和集成化潛力，相應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系統(tǒng)中起決定性作用。如何快速檢測物理泡的好壞已成為原子鐘研制過程中至關重要的一個環(huán)節(jié)。
　　本文旨在搭建一套快速、簡單、有效的CPT原子鐘原子泡測試系統(tǒng)，采用這套系統(tǒng)可以快速有效地檢測原子鐘物理泡的功能與性能。該測試系統(tǒng)主要包括溫控模塊、VCSEL激光器、原子泡、支架

3、、光電探測器等，所用到的測試電路主要包括物理封裝加熱電路、激光器掃頻電路、光電檢測電路。目前各部分電路已設計完成，滿足測試要求。采用該套測試系統(tǒng)可以簡單快捷地檢測出原子泡的吸收峰，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原子鐘測試系統(tǒng)的搭建，測試電路的實現(xiàn)以及整體工作情況。對于一級閉環(huán)所用到的溫控伺服環(huán)路和激光器電流伺服環(huán)路的設計進行介紹。介紹了C