用于CPT原子频标的高性能小型合成源设计＊

张俊昌

（海军驻北京地区通信军事代表室 北京 100841）

1 引言

相干布居囚禁（CPT，Coherent Population Trapping）原子频标是利用原子与相干光相互作用所产生的一种量子干涉现象而实现的一种新型原子频标［1］，也是目前从原理上唯一可实现微型化的原子频标，其体积、功耗比目前体积、功耗最小的铷原子频标相比还要小得多。利用激光良好的相干特性在原子体系中制备相干布居囚禁态而实现的可芯片化被动式新型原子频标是当前原子频标领域和导航领域的前沿技术。

CPT原子频标可以采用铷87或铷85为工作原子，当采用铷87时，只能采用合成源频率为3.417GHz的半宽调制，因为全宽调制［2］需要频率为6.834G的合成源，而目前受合成源调制的激光器承受不了这么高的频率。同时考虑CPT原子频标的性能和成本，本文采用自然铷和全宽调制，以铷85为工作原子。

这时，CPT原子频标的频率锁定过程要求合成源以3.035732439GHz［3］为中心频率，在小频率范围内小步长进行扫描而获得一个CPT峰信号，通过控制电路将微波频率锁定在线宽很窄的CPT峰的最大值处，从而实现原子频标的闭环锁定。显然，CPT原子频标对合成源精度和体积的要求都比较高，所以需要设计高性能、小体积的合成源。

2 CPT原子频标中合成源的方案

CPT原子频标的具体实现原理框图可以由图1看出，通过微控制器控制频率变换级电路产生所需合成源，经过偏置器与激光器驱动电流耦合来实现激光器的微波调制，从而产生所需相位差恒定、频率差等于合成源频率的两相干激光源。……