星載MEMS原子鐘穩(wěn)頻系統(tǒng)的優(yōu)化及實驗研究

圖5中設(shè)定閾值電壓是判斷系統(tǒng)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，表明系統(tǒng)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，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關(guān)，控制模擬開關(guān)的通斷。

4 87Rb飽和吸收穩(wěn)頻實驗的研究
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，以其峰值點對應(yīng)頻率作為鎖頻參考頻率。半導體激光器DL100中心波長為780 nm，輸出功率為150 mW。DL100通過調(diào)節(jié)腔長調(diào)節(jié)激光頻率，伺服系統(tǒng)將控制信號作用于PZT(壓電晶體陶瓷)，通過PZT調(diào)節(jié)腔長，從而實現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)。通過S曲線法，可以測得閉環(huán)后所得到的激光器的頻率穩(wěn)定度在100 s內(nèi)為：

此穩(wěn)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(wěn)定的CPT原子鐘信號，仍需進一步優(yōu)化、完善此設(shè)計。

5 結(jié)束語
針對星載微型CPT原子鐘設(shè)計鎖頻電路系統(tǒng)，并詳細分析鎖頻系統(tǒng)中的調(diào)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(wěn)頻實驗說明該鎖頻系統(tǒng)能夠很好地完成激光的穩(wěn)頻，100 s的頻率穩(wěn)定度達到了1．6×10-12，完全滿足設(shè)計要求。