本发明属于量子频标领域，是一种新型的光抽运小铯钟光路系统及光抽运小铯钟。
背景技术：
1、小铯钟是一种常用的守时型原子钟，广泛应用在卫星导航、高速通信以及电力同步等领域。常见的小铯钟类型有磁选态-磁检测小铯钟、光抽运-光检测小铯钟和磁选态-光检测小铯钟。后两者是将激光技术引入到了小铯钟当中，利用光与原子的相互作用实现小铯钟的功能，相比较前者来说，可以实现更好的性能。光抽运-光检测小铯钟一般可简称为光抽运小铯钟，与磁选态-磁检测小铯钟的显著差异就是在系统当中增加了光学部分，即光抽运小铯钟光路。光抽运小铯钟光路的核心器件是激光器，激光器产生的激光通过光路的传播，最终实现一束抽运激光和一束检测激光的输出，使其进入到铯束管当中与铯原子发生相互作用。
2、光抽运小铯钟的光路有两种：(1)使用两台激光器，分别产生抽运激光和检测激光，稳频方式可以采取饱和吸收谱稳频；(2)使用一台激光器，产生其中一束激光，利用声光调制器(aom)的移频产生另一束激光，稳频方式可以采取束流荧光谱稳频。第二种光路结构是目前的主流的光路结构，束流荧光谱稳频的方式在小铯钟当中具有一定的优势。
3、但是这种光路设计也存在以下问题：
4、1、由于光抽运小铯钟的激光功率需要进行良好的控制，光路当中由激光器直接产生的一束激光的功率一般使用液晶相位延迟器配合偏振分光棱镜或者偏振的方式来进行调控，但是液晶相位延迟器对环境温度较为敏感，从而影响光抽运小铯钟对激光功率的伺服效果；
5、2、光路当中使用的aom的移频频段为250mhz，该移频频段的aom的衍射效率相对较低(约为30％～40％)，且所需射频功率较大(1～2w)；
技术实现思路
1、针对现有光路设计存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种新型光抽运小铯钟光路系统及光抽运小铯钟。本发明的光路系统与原有光路相比，去掉了液晶相位延迟器，从而降低光路对环境温度变化的敏感性；去掉了光路当中的光隔离器和pbs等器件，避免了使用移频频段为250mhz的aom。本发明可以有效提升光路系统的稳定性，提升光路系统的可靠性。
2、本发明的技术方案概括来讲：
3、1、光路包括一台激光器和两台移频频段为110mhz的aom以及若干反射镜；
4、2、其中检测激光产生于其一aom的+1级衍射光；
5、3、其中抽运激光产生于另一aom的-1级衍射光；
6、4、两个aom的移频频率相同，为激发态能级62p2/3的f’＝5能级与f’＝4能级之间的频率差的一半(这对应于光抽运小铯钟的普遍方案，其它情况下可根据所需激光的不同组合，分别调整两个aom的移频频率实现本光路)；
7、5、检测激光和抽运激光的功率由两台aom的射频功率进行操控。
8、本发明的技术方案为：
9、一种新型的光抽运小铯钟光路系统，其特征在于，包括一台激光器、两个移频频段为110mhz的aom、若干反射镜和激光收集器；
10、所述激光器是分布反馈式(dfb)或外腔式(ecdl)等的中心频率为852nm的激光器，激光器输出的激光直接输入到第一aom当中；
11、所述第一aom在射频(rf)信号的驱动下，实现对激光的正移频。光路使用反射镜将第一aom输出的+1级衍射光反射进入到铯束管当中，将其用作检测激光；第一aom输出的0级光直接输入到第二aom当中；
12、所述第二aom的同样rf信号的驱动下，实现对激光的负移频。光路使用反射镜将第二aom输出的-1级衍射光反射进入到铯束管当中，将其用作抽运激光；第二aom输出的0级光输出至激光收集器；
13、所述激光收集器的作用是将第二aom输出的0级光吸收，防止其发生反射返回激光器导致光反馈；
14、所述光路形成的检测激光和抽运激光的频率分别对准铯原子d2跃迁线中基态能级62s1/2的f＝4能级向激发态能级62p2/3的f’＝5能级的跃迁频率(简称4-5跃迁线)，和基态能级62s1/2的f＝4能级向激发态能级62p2/3的f’＝4能级的跃迁频率(简称4-4跃迁线)；在光抽运小铯钟正常运行过程中，抽运激光使用的是4-4线，用于将从铯炉当中喷出的铯原子制备在基态能级62s1/2的f＝3能级上，检测激光使用的是4-5线，用于检测经过微波腔之后的铯原子束流当中处于基态能级62s1/2的f＝4能级上的铯原子的数目。
15、进一步的，所述第一aom和第二aom的rf信号可以来自于统一射频源，即第一aom和第二aom的移频频率相同，为铯原子d2跃迁线的4-5跃迁线和4-4跃迁线频率间隔的一半，约为125.5mhz；第一aom和第二aom的rf信号的功率分别通过衰减器、功放进行控制，由于aom的衍射效率直接受rf信号功率的影响，且响应效率较快，所以控制第一aom和第二aom的rf信号的功率，分别对应系统对检测激光和抽运激光功率的控制。
16、进一步的，还包括第一荧光收集器和第二荧光收集器；所述第一荧光收集器用于接收检测激光与铯原子束流相互作用产生的荧光形成第一荧光信号并将其输入至光抽运小铯钟控制系统；所述第二荧光收集器用于接收抽运激光与铯原子束流相互作用产生的荧光形成第二荧光信号并将其输入至所述光抽运小铯钟控制系统；所述抽运小铯钟控制系统根据所述第一荧光信号光产生第一压控信号并发送给所述第一衰减器，所述第一衰减器根据所述第一压控信号控制输入到所述第一aom的射频信号的功率；所述抽运小铯钟控制系统根据所述第二荧光信号光产生第二压控信号并发送给所述第二衰减器，所述第二衰减器根据所述第二压控信号控制输入到所述第二aom的射频信号的功率。
17、进一步的，还包括一荧光收集器和激光稳频模块；所述荧光收集器用于接收检测激光与铯原子束流相互作用产生的荧光形成荧光信号并将其输入至所述激光稳频模块；所述激光稳频模块根据所述荧光信号产生稳频信号并发送给激光器的驱动电路，控制所述激光器输出的频率稳定在f0。
18、进一步的，所述rf信号来自于电路当中的射频源，该射频频率通过频率锁相环锁定在光抽运小铯钟的频率基准上。
19、本发明还提供一种光抽运小铯钟，其特征在于，包括上述的新型光抽运小铯钟光路系统。
20、相比于原有设计，本发明产生的有益效果是：
21、1、检测激光和抽运激光的功率均可得到良好控制，且受环境影响较小，光路的功率稳定性得到了有效提升；
22、2、检测激光和抽运激光都来自于aom的衍射光，不使用0级光，由于aom对衍射激光存在良好的隔离作用，则光路无需使用光隔离器；
23、3、第二aom输出的0级光进入到激光收集器，有效减少了光反馈对激光器性能的干扰；
24、4、光路系统简单，复杂度低，所以激光的利用效率较高，激光器可以工作在较低功耗状态。
1.一种新型光抽运小铯钟光路系统，其特征在于，包括一台激光器、两个aom、若干反射镜和一个激光收集器；两aom的移频频率均为激发态能级62p2/3的f’＝5能级与f’＝4能级之间的频率差的一半；
2.根据权利要求1所述的新型光抽运小铯钟光路系统，其特征在于，所述第一aom的射频信号的功率依次通过第一衰减器、第一功放进行控制后输入到所述第一aom；所述第二aom的射频信号的功率依次通过第二衰减器、第二功放进行控制后输入到所述第二aom。
3.根据权利要求2所述的新型光抽运小铯钟光路系统，其特征在于，还包括第一荧光收集器和第二荧光收集器；所述第一荧光收集器用于接收检测激光与铯原子束流相互作用产生的荧光形成第一荧光信号并将其输入至光抽运小铯钟控制系统；所述第二荧光收集器用于接收抽运激光与铯原子束流相互作用产生的荧光形成第二荧光信号并将其输入至所述光抽运小铯钟控制系统；所述抽运小铯钟控制系统根据所述第一荧光信号光产生第一压控信号并发送给所述第一衰减器，所述第一衰减器根据所述第一压控信号控制输入到所述第一aom的射频信号的功率；所述抽运小铯钟控制系统根据所述第二荧光信号光产生第二压控信号并发送给所述第二衰减器，所述第二衰减器根据所述第二压控信号控制输入到所述第二aom的射频信号的功率。
4.根据权利要求1所述的新型光抽运小铯钟光路系统，其特征在于，还包括一荧光收集器和激光稳频模块；所述荧光收集器用于接收检测激光与铯原子束流相互作用产生的荧光形成荧光信号并将其输入至所述激光稳频模块；所述激光稳频模块根据所述荧光信号产生稳频信号并发送给激光器的驱动电路，控制所述激光器输出的频率稳定在f0。
5.根据权利要求1或2所述的新型光抽运小铯钟光路系统，其特征在于，所述第一aom与所述第二aom的射频信号来自于同一射频源。
6.根据权利要求5所述的新型光抽运小铯钟光路系统，其特征在于，所述射频信号的射频频率通过频率锁相环锁定在光抽运小铯钟的频率基准上。
7.根据权利要求1所述的新型光抽运小铯钟光路系统，其特征在于，第一aom输出的+1级衍射光频率为f0+frf，第二aom输出的-1级衍射光频率为f0-frf；其中，frf为射频信号的频率，f0为所述激光器输出的激光频率。
8.一种光抽运小铯钟，其特征在于，包括如权利要求1所述的新型光抽运小铯钟光路系统。
