星載MEMS原子鐘穩頻系統的優(yōu)化及實(shí)驗研究

圖5中設定閾值電壓是判斷系統用于否超出鎖定范圍。對比PD檢測信號與閾值電壓，當檢測信號高于閾值電壓時(shí)，表明系統未失鎖，電壓比較器輸出正電壓：當檢測信號低于閾值電壓時(shí)，認為激光器失鎖，電壓比較器輸出負電壓。電壓比較器的輸出信號輸入到模擬開(kāi)關(guān)，控制模擬開(kāi)關(guān)的通斷。

4 87Rb飽和吸收穩頻實(shí)驗的研究
87Rb飽和吸收光路如圖6所示。選用87Rb原子F=2態(tài)到激發(fā)態(tài)F'=3態(tài)的飽和吸收峰即最高吸收峰作為吸收曲線(xiàn)，以其峰值點(diǎn)對應頻率作為鎖頻參考頻率。半導體激光器DL100中心波長(cháng)為780 nm，輸出功率為150 mW。DL100通過(guò)調節腔長(cháng)調節激光頻率，伺服系統將控制信號作用于PZT(壓電晶體陶瓷)，通過(guò)PZT調節腔長(cháng)，從而實(shí)現頻率調節。通過(guò)S曲線(xiàn)法，可以測得閉環(huán)后所得到的激光器的頻率穩定度在100 s內為：

此穩頻環(huán)路很好地改善了激光光源的頻率特性，為了獲得更穩定的CPT原子鐘信號，仍需進(jìn)一步優(yōu)化、完善此設計。

5 結束語(yǔ)
針對星載微型CPT原子鐘設計鎖頻電路系統，并詳細分析鎖頻系統中的調頻信號源、鑒相器、校準器等各部分電路模塊，最后利用飽和吸收穩頻實(shí)驗說(shuō)明該鎖頻系統能夠很好地完成激光的穩頻，100 s的頻率穩定度達到了1．6×10-12，完全滿(mǎn)足設計要求。