基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟及实现方法与流程

技术特征：
1.一种基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟，包括：795nm垂直腔面发射激光器vcsel、四分之一波片、真空绝热微型原子气室、磁场及温度控制装置、光电探测器和综合电路系统；综合电路系统包括微波源、伺服电路系统和晶体振荡器；所述vcsel用于在综合电路系统驱动下产生调频多色线偏振光；四分之一波片用于调整晶轴使激光偏振方向呈45
°
夹角，使线偏振光转化为圆偏振光；真空绝热微型原子气室用于提供相干布局数囚禁铷原子芯片原子钟的量子频率参考；磁场及温度控制装置用于为原子气室提供一定强度的磁场，使得原子的磁子能级分开，同时对原子进行高精度温度控制；光电探测器用于检测激光与原子作用后的相干布局数囚禁共振信号，并将相干布局数囚禁共振信号发送给综合电路系统；综合电路系统用于为vcsel提供驱动电源，同时对光电探测器的输入信号进行处理并输出标准频率信号；所述vcsel连接四分之一波片；vcsel发射的激光经四分之一波片产生调频多色圆偏振光，调频多色圆偏振光与设有磁场及温度控制装置的真空绝热微型原子气室内的原子相互作用，产生相干布局数囚禁共振信号；光电探测器探测到布局数囚禁共振信号，并发送给综合电路系统；综合电路系统中的伺服电路系统将布局数囚禁共振信号反馈给综合电路系统中的晶体振荡器，从而输出标准频率信号。2.如权利要求1所述基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟，其特征是，所述vcsel在综合电路系统中的微波源驱动下输出调频多色线偏振光，经过四分之一波片得到调频多色圆偏振光，再经过真空绝热微型原子气室。3.如权利要求2所述基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟，其特征是，所述调频多色圆偏振光中正负一阶边带光分别激发87rb原子基态超精细能级|fg＝1,mf＝0>到激发态|fe＝2,mf＝ 1>和基态超精细能级|fg＝2,mf＝0>到激发态|fe＝2,mf＝ 1>的跃迁；当正负一阶边带光的频率差与|fg＝1,mf＝0>和|fg＝2,mf＝0>之间的频率差精确相等时，光电探测器检测到相干布局数囚禁共振信号，并将相干布局数囚禁共振信号发送给综合电路系统。4.如权利要求1所述基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟，其特征是，所述真空绝热微型原子气室包括内层铷原子气室和外层绝热真空气室，且内层与外层气室之间抽成真空；利用真空层断绝气室内与气室外的热交换；同时在内层与外层气室之间利用支柱将两层气室相连接而紧固为一个整体；内层铷原子气室内充有铷原子和缓冲气体。5.如权利要求1所述基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟，其特征是，真空绝热微型原子气室的材质包括：玻璃钢、高硼硅玻璃、石英玻璃和有机玻璃；和/或，真空绝热微型原子气室的通光面采用镀增透膜；和/或，光电探测器为光电倍增管。6.如权利要求1所述基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟，其特征是，真空绝热微型原子气室为圆柱形；真空绝热微型原子气室外壳尺寸是0.9毫米至5毫米，充排气管的长度是1毫米至5毫米。7.如权利要求1所述基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟，其特征是，真空绝热微型原子气室为圆柱形、正方体形、球形或半球形。8.如权利要求1所述基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟，其特征是，真空绝热微型原子气室中填充的原子为铷原子、铯原子、钾原子或钙原子；缓冲气体为惰性气体；真空绝热微型原子气室的保温层采用的材料包括气凝胶、聚四氟乙烯、聚氨酯和酚醛泡沫；磁屏
蔽层采用的材料包括坡莫合金、硅钢和镍铁合金。9.如权利要求1所述基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟，其特征是，采用所述vcsel的输出光作为抽运光，或者采用稳频后的激光作为抽运光。10.一种基于真空绝热微型原子气室的芯片原子钟的实现方法，包括如下步骤：1)对795nm垂直腔面发射激光器vcsel进行高精度温控处理，并对真空绝热微型原子气室进行加热，使原子气室内产生足够的原子饱和蒸气压；2)由综合电路系统中的微波源驱动vcsel产生调频多色线偏振光，再经过四分之一波片，得到调频多色圆偏振光，光斑直径覆盖真空绝热微型原子气室通光孔；3)扫描微波频率，调频多色圆偏振光正负一阶边带光分别激发87rb原子基态超精细能级|fg＝1,mf＝0>到激发态|fe＝2,mf＝ 1>和基态超精细能级|fg＝2,mf＝0>到激发态|fe＝2,mf＝ 1>的跃迁；当微波频率使正负一阶调制边带光与原子从两个基态分量到激发态的跃迁完全共振时，原子对激光的吸收少，达到原子的相干暗态，产生相干布局数囚禁共振信号；4)通过光电探测器检测到相干布局数囚禁共振信号，并将相干布局数囚禁共振信号发送给综合电路系统，由综合电路系统中的伺服电路系统反馈给综合电路系统中的晶体振荡器，由此输出标准频率信号。