锶原子光钟闭环控制系统的设计与实现

作者：任洁; 卢晓同; 王叶兵; 郭阳; 韩建新; 常宏^*

来源：光学精密工程, 2018, 26(10): 2546-2554.

• 锶原子光钟
• 闭环
• 控制系统
• 稳定度
• 虚拟仪器

为了实现87Sr原子光钟的闭环运行,根据将超稳激光频率锁定在钟跃迁超精细能级自旋极化谱双峰中间的锁频原理,设计和实现了锶原子光钟闭环控制系统。首先,详细分析了87Sr原子光钟闭环运行的具体需求,包括冷原子制备及钟跃迁探测、闭环锁定等阶段中所需要的控制信号及其时序;然后,根据该需求设计了时序控制和频率控制的物理系统;最后,利用LabVIEW虚拟仪器开发平台和NI硬件系统设计了87Sr原子光钟的闭环运行的自动化控制程序。实验结果显示,采样时间为3 000 s的光钟频率稳定度为5.7×10-17,拟合得到的环内稳定度为5×10-15/τ1/2,表明该控制系统的精度符合锶原子光钟的闭环运行要求。

• 单位
  中国科学院国家授时中心; 中国科学院大学