本申請涉及原子頻率標準，具體而言，涉及一種基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置。
背景技術：
1、高精度時間測量在導航定位、深空探測、通信網絡、基礎物理、引力波探測等領域都具有重要的應用。基于光波段躍遷的光學原子鐘，工作頻率(約1014ghz)較微波頻率(約109ghz)高約5個數量級，具有更高的頻率穩定度，是未來時頻測量手段發展的重要方向。
2、基于雙光子躍遷的光學頻標技術，具有測量靈敏度高、長期穩定性好、可實現高集成度等優勢，是具有競爭力的小型化光學頻標的實現方法。
3、從原子溫度的角度可以將雙光子躍遷光頻標分為熱原子雙光子光頻標和冷原子雙光子光頻標，前者雖然短期靈敏度較高，但是長期穩定度受原子之間碰撞等因素的影響較大；后者雖然受原子間碰撞的影響相對較小，但原子冷卻過程存在“死時間”，無法對高頻頻率波動進行有效抑制。
技術實現思路
1、本申請提供了一種基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，利用一套光頻標裝置，將熱原子光頻標和冷原子光頻標有效的結合在一起。
2、為了實現上述目的，本申請提供了一種基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，包括激光器、電光調制器、激光分束器、熱原子光路結構、冷原子光路結構、第一調制解調結構、第二調制解調結構以及加法器，其中：激光器的出射激光經過電光調制器調制后進入激光分束器，分為兩束激光；第一束激光進入熱原子光路結構發生雙光子躍遷，并通過第一調制解調結構產生第一反饋信號；第二束激光進入冷原子光路結構發生雙光子躍遷，并通過第二調制解調結構產生第二反饋信號；第一反饋信號和第二反饋信號通過加法器進行合成，合成后的反饋信號反饋至激光器的頻率反饋端口，實現激光頻率的鎖定，從而獲得高性能光頻標。
3、進一步的，熱原子光路結構包括第一準直器、第一偏振鈍化器、第一透鏡、熱原子氣室、第二透鏡以及第一反射鏡，其中：第一束激光依次通過第一準直器進行擴束和準直，通過第一偏振鈍化器進行偏振鈍化，通過第一透鏡進行聚集，聚集后的激光進入熱原子氣室；激光焦點位置與熱原子氣室的中心位置重合；從熱原子氣室射出的激光通過第二透鏡進行準直，照射在第一反射鏡上；經過第一反射鏡反射后的激光沿原入射路徑返回。
4、進一步的，第一調制解調結構包括第三透鏡、第一濾光片、第一倍增管、第一鎖相放大器、第一pid反饋電路以及高通濾波器，其中：經過第一束激光照射后，熱原子氣室發射熒光；熒光依次通過第三透鏡進行收集，通過第一濾光片進行雜散光濾除，通過第一倍增管進行信號轉化，將熒光信號轉換為第一電流信號；第一電流信號通過第一鎖相放大器進行解調，得到第一誤差信號；第一誤差信號進入第一pid反饋電路，形成第一反饋信號；第一反饋信號通過高通濾波器濾除低頻信號后，進入加法器。
5、進一步的，熱原子氣室包括第一原子氣室、第一磁屏蔽結構以及溫度控制裝置，其中：第一原子氣室內部充滿了熱原子；第一原子氣室設置在第一磁屏蔽結構的中心；第一磁屏蔽結構設置在溫度控制裝置的內部；在第一磁屏蔽結構和溫度控制裝置的前端面和后端面的中心處設置有激光通光孔，在其側壁上設置有熒光通光孔。
6、進一步的，冷原子光路結構包括第二準直器、第二偏振鈍化器、第四透鏡、冷原子氣室、第五透鏡以及第二反射鏡，其中：第二束激光依次通過第二準直器進行擴束和準直，通過第二偏振鈍化器進行偏振鈍化，通過第四透鏡進行聚集，聚集后的激光進入冷原子氣室；激光焦點位置與冷原子氣室的中心位置重合；從冷原子氣室射出的激光通過第五透鏡進行準直，照射在第二反射鏡上；經過第二反射鏡反射后的激光沿原入射路徑返回。
7、進一步的，第二調制解調結構包括第六透鏡、第二濾光片、第二倍增管、第二鎖相放大器、第二pid反饋電路以及低通濾波器，其中：經過第二束激光照射后，冷原子氣室發射熒光；熒光依次通過第六透鏡進行收集，通過第二濾光片進行雜散光濾除，通過第二倍增管進行信號轉化，將熒光信號轉換為第二電流信號；第二電流信號通過第二鎖相放大器進行解調，得到第二誤差信號；第二誤差信號進入第二pid反饋電路，形成第二反饋信號；第二反饋信號通過低通濾波器濾除高頻信號后，進入加法器。
8、進一步的，冷原子氣室包括第二原子氣室以及第二磁屏蔽結構，其中：第二原子氣室內部中心位置設置有冷原子團；冷原子團通過磁光阱的方式獲得；第二原子氣室設置在第二磁屏蔽結構的中心；在第二磁屏蔽結構的前端面和后端面的中心處設置有激光通光孔，在其側壁上設置有熒光通光孔。
9、進一步的，第二鎖相放大器還會輸出固定頻率的調制信號，該調制信號作用到電光調制器上，實現對激光頻率的調制。
10、本申請提供的一種基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，具有以下有益效果：
11、本申請利用一個激光器提供的激光，同時與熱原子氣室中的熱原子以及冷原子氣室中的冷原子團作用，將熱原子光頻標短期頻率穩定度高和冷原子光頻標長期頻率穩定度好的優勢相結合，有利于獲得不同時間尺度都具有高頻率穩定度的高性能光頻標。
1.一種基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，其特征在于，包括激光器、電光調制器、激光分束器、熱原子光路結構、冷原子光路結構、第一調制解調結構、第二調制解調結構以及加法器，其中：
2.根據權利要求1所述的基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，其特征在于，所述熱原子光路結構包括第一準直器、第一偏振鈍化器、第一透鏡、熱原子氣室、第二透鏡以及第一反射鏡，其中：
3.根據權利要求2所述的基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，其特征在于，所述第一調制解調結構包括第三透鏡、第一濾光片、第一倍增管、第一鎖相放大器、第一pid反饋電路以及高通濾波器，其中：
4.根據權利要求3所述的基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，其特征在于，所述熱原子氣室包括第一原子氣室、第一磁屏蔽結構以及溫度控制裝置，其中：
5.根據權利要求4所述的基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，其特征在于，所述冷原子光路結構包括第二準直器、第二偏振鈍化器、第四透鏡、冷原子氣室、第五透鏡以及第二反射鏡，其中：
6.根據權利要求5所述的基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，其特征在于，所述第二調制解調結構包括第六透鏡、第二濾光片、第二倍增管、第二鎖相放大器、第二pid反饋電路以及低通濾波器，其中：
7.根據權利要求6所述的基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，其特征在于，所述冷原子氣室包括第二原子氣室以及第二磁屏蔽結構，其中：
8.根據權利要求7所述的基于冷熱原子組合系統的光頻標裝置，其特征在于，所述第二鎖相放大器還會輸出固定頻率的調制信號，該調制信號作用到所述電光調制器上，實現對激光頻率的調制。