星載MEMS原子鐘穩頻系統的優化及實驗研究

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，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，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，控制模擬開關的通斷。

4 87Rb飽和吸收穩頻實驗的研究
87Rb飽和吸收光路如圖6所示。選用87Rb原子F=2態到激發態F'=3態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通過調節腔長調節激光頻率，伺服系統將控制信號作用于PZT(壓電晶體陶瓷)，通過PZT調節腔長，從而實現頻率調節。通過S曲線法，可以測得閉環后所得到的激光器的頻率穩定度在100 s內為：

此穩頻環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，仍需進一步優化、完善此設計。

5 結束語
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驗說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，完全滿足設計要求。