1.一种基于原子基态超精细结构参考的精密频谱原子钟,其特征在于,包括:
光谱灯,其内部具有活跃金属气体,用于生成激发光信号;
高频振荡器,其用于产生震荡激发频率,为所述光谱灯提供泵浦能量;
滤光共振模块,其内部充有与所述光谱灯相同的活跃金属气体,并为所述光谱灯提供微波磁场,以使所述滤光共振泡内活跃金属气体与所述光谱灯生成的激发光信号共振放大生成共振跃迁频率光信号;
光激励模块,其能够获取所述共振跃迁频率光信号转换为电信号,将输出频率锁在金属原子的跃迁共振点上,并输出基准频率。
2.根据权利要求1所述的基于原子基态超精细结构参考的精密频谱原子钟,其特征在于,且所述光谱灯内还包括惰性气体,其与所述活跃金属气体混合;
其中,所述活跃金属气体为铷气体。
3.根据权利要求2所述的基于原子基态超精细结构参考的精密频谱原子钟,其特征在于,所述惰性气体为氪气和/或氩气。
4.根据权利要求2或3所述的基于原子基态超精细结构参考的精密频谱原子钟,其特征在于,所述高频振荡器采用压控晶体振荡器。
5.根据权利要求4所述的基于原子基态超精细结构参考的精密频谱原子钟,其特征在于,所述滤光共振模块包括:
谐振腔,其用于提供微波磁场;
滤光片,其设置在所述谐振腔一端,能够改变所述激发光信号的光强;
光电池,其用于将载有共振跃迁信息的光信号转换为电信号。
6.根据权利要求5所述的基于原子基态超精细结构参考的精密频谱原子钟,其特征在于,所述光激励模块包括:
压控晶体振荡器,其内部含有dds芯片,能够生成调制频率参考信号;
倍混频率模块,其连接所述压控晶体振荡器,能够将所述调制频率参考信号转换为倍频信号,并将调制频率参考信号于所述倍频信号混频过的微波探询信号;
其中,所述微波探询信号与所述金属原子的跃迁共振点上频率信号相同;
伺服模块,其能够获取微波探询信号频率与量子参考频率之间的差值信息,并将所述差值信息返还给中心控制器,输出基准频率信号。
7.一种基于原子基态超精细结构参考的精密频谱基准方法,使用如权利要求1-6中任一项所述的基于原子基态超精细结构参考的精密频谱原子钟.其特征在于,包括:
将所述光谱灯置于高频震荡器的震荡电路内;
设定所述高频振荡器的震荡频率和功率,使所述光谱灯内的惰性气体和活跃金属气体电离,并惰性气体分子与金属原子碰撞使金属原子吸收能量发生能级跃迁,辐射出光子,进而产生激发光信号;
设定所述滤光共振泡为恒温,将两个相干的有一定时间间隔的微波脉冲作用在所述滤光共振泡上,以使所述滤光共振泡内活跃金属气体与所述光谱灯生成的激发光信号共振放大生成共振跃迁频率光信号,并经过光电池将所述共振跃迁频率光信号转换为电信号;
压控晶体振荡器,其内部含有dds芯片,能够生成频率为5.3125mhz调制频率参考信号;
倍混频率模块,其连接所述压控晶体振荡器,能够将所述调制频率参考信号转换为频率为6840mhz倍的频信号,并将调制频率参考信号于所述倍频信号混频过的微波探询信号;
伺服模块,其能够输出纠偏电压,以使所述微波探询信号与所述金属原子的跃迁共振点上频率信号相同,输出基准频率信号。
8.根据权利要求7所述的基于原子基态超精细结构参考的精密频谱基准方法,其特征在于,所述励震荡电路的震荡频率设定为100mhz,功率设定为1-5w。
9.根据权利要求8所述的基于原子基态超精细结构参考的精密频谱基准方法,其特征在于,通过调整频率转换系数使所述微波探询信号与所述金属原子的跃迁共振点上频率信号相同。
10.根据权利要求9所述的基于原子基态超精细结构参考的精密频谱基准方法,其特征在于,频率转换系数的转换公式为:
f=ω1a+ω2b;
其中,ω1为压振晶体振荡器输出的固定频率信号,ω2为可调频率信号,其初始值与压振晶体振荡器输出的信号频率一致,a=640;b=0.5。