帶有原子振蕩器的手表的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有原子振蕩器的手表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括原子振蕩器的手表。也涉及一種通過(guò)原子振蕩器給手表發(fā)送時(shí)間參考信號(hào)的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)精度的追求是制表業(yè)技術(shù)革新的推動(dòng)力之一。該精度在很大程度上是由振蕩器的性能決定的，其振蕩頻率產(chǎn)生時(shí)間信號(hào)，該時(shí)間信號(hào)決定了手表機(jī)構(gòu)使用的時(shí)基，用于最終在顯示盤(pán)上指示時(shí)間?，F(xiàn)有技術(shù)中第一種解決方案包括機(jī)械振蕩器，其基于與螺旋彈簧連接的稱(chēng)為擺輪的飛輪。如文獻(xiàn)EP0886195以及EP1422436中舉例描述的那樣，盡管基于特殊材料選擇的創(chuàng)新努力，但是機(jī)械振蕩器的穩(wěn)定性只處在每天一秒的級(jí)別。現(xiàn)有技術(shù)中第二種解決方案包括了石英振蕩器，其可達(dá)到每月一秒、或者采用更復(fù)雜的溫度補(bǔ)償裝置來(lái)避免由溫度的變化引起的漂移時(shí)甚至是每年一秒的精度，如文獻(xiàn)W02008/125646 中所述。最后，第三種解決方案，由于很難在實(shí)際中實(shí)施而屬于相對(duì)理論性的，在文獻(xiàn)EP1852756以及EP1906271中被設(shè)想為采用原子振蕩器，基于已知的相干布居捕獲(coherent population trapping-CPT)效應(yīng),使其可測(cè)量通過(guò)原子如銫或銣原子的混合物而發(fā)送的光強(qiáng)度。理論上，這種解決辦法能獲得比前兩種解決辦法中更精確的振蕩器。然而，這些文獻(xiàn)沒(méi)有提供關(guān)于手表中原子振蕩器具體結(jié)構(gòu)的信息。例如，間歇地使用原子振蕩器，而沒(méi)有任何關(guān)于該原理的具體穩(wěn)定實(shí)施方式的說(shuō)明。也沒(méi)有具體說(shuō)明如何能獲得功耗與體積兩者都與手表中的實(shí)施相兼容。因此，本發(fā)明的目的是提供一種手表振蕩器，其能夠獲得更高的精度，同時(shí)考慮到手表中非常有限的體積以及較低可用動(dòng)力的嚴(yán)重約束。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明基于一種手表，其依賴(lài)用于檢測(cè)由拉曼效應(yīng)(Raman effect)獲得的拍頻(beat frequencies)的系統(tǒng)以獲得更高精度的時(shí)間參考。本發(fā)明具體地由權(quán)利要求進(jìn)行限定。


本發(fā)明的這些目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將在以與下述附圖有關(guān)的非限制性示例方式給出的具體實(shí)施例的描述中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖I表不闡述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的手表原子振蕩器原理的簡(jiǎn)圖。圖2表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的手表原子振蕩器的功能圖。圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光檢測(cè)系統(tǒng)的等價(jià)電路圖。圖4表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光檢測(cè)器的等價(jià)電路圖。
圖5示意性地表示作為頻率《的函數(shù)的增益g的曲線(xiàn)，兩個(gè)坐標(biāo)軸為對(duì)數(shù)形式，關(guān)于常規(guī)跨阻抗放大器(實(shí)線(xiàn))、具有用于增加帶寬的元件的跨阻抗放大器(“感應(yīng)器峰值化”或“高頻率增益提高”;短劃線(xiàn))、以及根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)(點(diǎn)線(xiàn))。圖6表示用開(kāi)環(huán)模式的原子振蕩器掃描的作為激光器射入電流的函數(shù)的氣體吸收光譜。圖7表不雙行程原子振蕩器的第一實(shí)施例。圖8表示雙行程原子振蕩器的第二實(shí)施例。圖9表不雙行程原子振蕩器的第三實(shí)施例。圖10表示基于第二雙行程實(shí)施例以及直角幾何形狀的原子振蕩器的示意性分解圖。
圖11表示基于第二雙行程實(shí)施例以及直線(xiàn)幾何形狀的原子振蕩器的示意性分解圖。圖12表示基于第一雙行程實(shí)施例的原子振蕩器的示意圖。圖13表示基于具有直角幾何形狀的第一雙行程實(shí)施例的原子振蕩器的示意圖。圖14表示基于第三雙行程實(shí)施例的原子振蕩器的示意圖。
具體實(shí)施例方式所采用的方案是以基于拉曼效應(yīng)的原子振蕩器的應(yīng)用為基礎(chǔ)的，其依賴(lài)于參考原子在光學(xué)諧振頻率處的輻射，其引起具有從參考原子的超精細(xì)頻率變化來(lái)的光頻的光子的發(fā)射。通過(guò)將兩個(gè)產(chǎn)生的信號(hào)相結(jié)合，能獲得可檢測(cè)的節(jié)拍，其信號(hào)的頻率用作手表的時(shí)基。圖I示意性地圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于拉曼效應(yīng)的原子振蕩器的光學(xué)部分。它包括激光器二極管I，其可以是低功耗的VCSEL激光二極管，發(fā)射出線(xiàn)性偏振光束11 ;以及四分之一波長(zhǎng)的板2,其按照入射的圓偏振光束12對(duì)來(lái)自于激光器的光進(jìn)行偏振。該光束12穿過(guò)包含所選擇原子例如銫或銣原子、帶有緩沖氣體的小室3，該小室可選擇地放置在磁場(chǎng)B內(nèi)。離開(kāi)小室3時(shí)，如上所述，入射的信號(hào)12與由拉曼效應(yīng)產(chǎn)生的第二信號(hào)13相結(jié)合。這兩個(gè)信號(hào)的結(jié)合由光探測(cè)器4檢測(cè)到，使其能恢復(fù)來(lái)自銫或銣原子并包含原子時(shí)基的該信號(hào)。這個(gè)輸出信號(hào)14經(jīng)由微波分頻器類(lèi)型的電子信號(hào)處理裝置5進(jìn)行分析，用來(lái)產(chǎn)生時(shí)基所需的信號(hào)頻率。輸出15最終表示手表使用的該時(shí)基，下面將會(huì)說(shuō)明?？蛇x射頻放大器6放置在光探測(cè)器4的輸出端。附帶地，輸出信號(hào)的部分14可選地，但是有利地，用于通過(guò)使用射入進(jìn)激光器I的微波來(lái)調(diào)制激光器射入電流，該信號(hào)的這部分由箭頭7來(lái)表示。這樣的配置使得能夠在輸出14處獲得更好質(zhì)量及更易使用的信噪比。該原理與激光器的幅值調(diào)制是等價(jià)的。需要指出的是,小室3定位在磁場(chǎng)B內(nèi)，從而可提升(lift)原子塞曼(Zeeman)亞態(tài)的退化。作為一種變形，小室可置于零磁場(chǎng)中，使其可疊置(superpose)能級(jí)，以獲得高信號(hào)和簡(jiǎn)化的振蕩器。圖2功能性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于拉曼效應(yīng)的原子振蕩器。它包括電源以及DC/DC轉(zhuǎn)換裝置21 ；以及處理單元23，其可以是低功率電子裝置或處理器，其主要的功能包括所有或部分的下述功能確定激光器I的工作頻率和其射入電流；控制小室3和激光器I的溫度；管理激光器的間歇方式；對(duì)原子振蕩器的頻率進(jìn)行溫度校正；以及設(shè)置較低精度的附加振蕩器，例如石英振蕩器。這些功能的實(shí)現(xiàn)將在下面詳細(xì)的說(shuō)明。因此該振蕩器包括激光器I的DC電流源24 ;用于加熱激光器I的DC電流源25 ;螺線(xiàn)管36的電源26，用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)B ;以及用于加熱小室3的電流源27，其與還可增加溫度傳感器的關(guān)聯(lián)加熱器37相配合。這些不同的元件使得能夠?qū)ψ饔糜谡袷幤鞯墓鈱W(xué)裝置10的激光器I進(jìn)行操作，光學(xué)裝置10的簡(jiǎn)化框已經(jīng)參考圖I示出。在這個(gè)實(shí)施例中，由用于產(chǎn)生可選磁場(chǎng)B的發(fā)生器36、加熱器37以及小室3構(gòu)成的組件位于屏蔽殼體38中，可使這些構(gòu)件是磁性屏蔽的。作為一種變形，僅將這些構(gòu)件中的一些容納在屏蔽殼體38中。作為另一種變形,該磁場(chǎng)可以為零，并且振蕩器可以按上述說(shuō)明的進(jìn)行簡(jiǎn)化。在輸出側(cè)上，高速 光探測(cè)器4包括DC輸出，其用來(lái)將與接收到的光強(qiáng)度成比例的信號(hào)返回到處理單元23。它還包括RF輸出作為一種信號(hào)，該信號(hào)在被重新射入到雙工器34 (偏置三通管)之前，首先由放大鏈32進(jìn)行放大，之后經(jīng)過(guò)延遲線(xiàn)和相位轉(zhuǎn)換器33，這使得可將RF信號(hào)與來(lái)自電流源24的DC激光器射入電流結(jié)合。部分放大了的RF信號(hào)由分頻器5進(jìn)行處理后返回到處理單元23。該處理單元傳送在用戶(hù)頻率(例如32kHz或每秒I脈沖，等等)的信號(hào)22作為輸出。最后，該振蕩器由低能耗元件制成，用來(lái)實(shí)現(xiàn)與手表環(huán)境相適合。需要注意的是CPT類(lèi)型的原子鐘全使用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，且包括用于校正本地振蕩器的vco(電壓控制的振蕩器)，以及用于控制振蕩器的電子裝置，整體表現(xiàn)出了高的功耗。上述的拉曼類(lèi)型的原子振蕩器具有簡(jiǎn)化得多的優(yōu)點(diǎn)用于極大地降低功耗。在這種使用了拉曼效應(yīng)的振蕩器中，在第一頻率的入射激光光束與原子蒸汽互相作用，因此通過(guò)光-原子的相互作用，通過(guò)拉曼效應(yīng)激勵(lì)了具有第二頻率的第二光束的發(fā)射。正如提及的，在第一和第二頻率之間的節(jié)拍產(chǎn)生了第三頻率，叫做拍頻，其用作時(shí)基。在蒸汽包括例如銣85原子，并且激光器是發(fā)射波長(zhǎng)在780mn或794nm區(qū)域內(nèi)的光束的VCSEL(垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器)類(lèi)型的情況中，拍頻大約是3GHz并具有在IOOkHz左右的帶寬。該拍頻總體上是等級(jí)非常低的，并且具有非常低的光譜含量。檢測(cè)由振蕩器輸出的、準(zhǔn)備使用在手表中的這種拍頻是個(gè)棘手的技術(shù)問(wèn)題，特別是還需要限制功耗。為了解決該技術(shù)問(wèn)題，提出了一種用于檢測(cè)高頻(coj的窄帶信號(hào)(iPD)的系統(tǒng)，其具有低的電流消耗。該系統(tǒng)包括發(fā)生器，用于以電流形式傳遞信號(hào)(iPD)，以及并聯(lián)諧振電路，用于使發(fā)生器的輸出阻抗作為所產(chǎn)生的信號(hào)頻率的函數(shù)變化并且用于將電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷?。該系統(tǒng)同時(shí)包括放大級(jí)，用于進(jìn)一步增加增益，同時(shí)最小地弱化(impair)系統(tǒng)的噪聲，以便能檢測(cè)幅值很低的信號(hào)。所述發(fā)生器是前述提到的由電磁輻射激勵(lì)的光檢測(cè)器4。根據(jù)所述檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，如圖3所示，簡(jiǎn)單的感應(yīng)器LI包括在并聯(lián)諧振電路的結(jié)構(gòu)中，并且光檢測(cè)器是包括了光敏二極管ro的那種類(lèi)型。該光敏二極管ro通過(guò)連接到電壓源的感應(yīng)器Li偏壓。這種配置使得通過(guò)供應(yīng)所需的電流可以維持光敏二極管PD在期望的電壓使光敏二極管ro正確的運(yùn)行。應(yīng)該注意的是要檢測(cè)的信號(hào)具有中心在幾千兆赫級(jí)別的預(yù)定頻率附近的光譜含量，所述光譜含量非常狹窄(IO-4C^級(jí)別)。要檢測(cè)的信號(hào)iPD在將感應(yīng)器LI連接到光敏二極管H)的節(jié)點(diǎn)N處以電流的形式出現(xiàn)。該節(jié)點(diǎn)N與放大器MAMP的輸入電連接，并且放大后的信號(hào)出現(xiàn)在放大器MAMP的輸出端。由此配置的節(jié)點(diǎn)N因而與寄生電容Cin相關(guān)聯(lián)。該寄生電容Cin與感應(yīng)器LI 一起形成了并聯(lián)諧振電路。確定感應(yīng)器的電感使得要檢測(cè)信號(hào)的頻率處的感抗與寄生電容Cin的容抗相等。換句話(huà)說(shuō)，ω cLl = I/(ω。Cin)。這些條件廣生具有品質(zhì)因數(shù)Q和中聞寬度1/Q的低通濾波器。通過(guò)將感應(yīng)器LI集成進(jìn)電路，可獲得大約是10的品質(zhì)因數(shù)Q，而將感應(yīng)器LI置于電路以外，則可獲得大約是50的品質(zhì)因數(shù)Q。該等價(jià)并聯(lián)電阻Rp與ω LQ相等。由于有了高的品質(zhì)因數(shù)Q，可在沒(méi)有與其通常 相關(guān)聯(lián)的功耗的情況下達(dá)到高的增益。若沒(méi)有本發(fā)明，替代所提的是使用具有IOGHz帶寬的寬帶跨阻抗放大器。典型地，這種類(lèi)型的放大器功耗大約一瓦特，然而上述所提出的放大器功耗不到兩毫瓦特。圖5清楚地表示兩種類(lèi)型放大器的作為頻率函數(shù)的增益的差異?，F(xiàn)有技術(shù)中的寬帶跨阻抗放大器能覆蓋寬的頻率范圍，但是承擔(dān)了高的功耗以及相對(duì)高的噪聲水平，考慮到帶寬越寬噪聲越高。與寬帶跨阻抗放大器不同，所述提出的解決辦法用諧振元件選擇中心在中央頻率附近的信號(hào)，其顯著地低于所用的光探測(cè)器技術(shù)的典型截止頻率。增益特征顯示了非常窄的帶寬，與信號(hào)的窄的光譜含量(10_4的級(jí)別)相適應(yīng)，因而與跨阻抗放大器相比極大地減少了噪聲。因?yàn)橄到y(tǒng)沒(méi)有包括有源元件，所以功耗非常低。由于節(jié)點(diǎn)N具有非常高的阻抗，通過(guò)最小化系統(tǒng)的噪聲，使用具有普通低噪聲源的簡(jiǎn)單MOS類(lèi)型放大器就足以進(jìn)一步增大增益，以使得能夠檢測(cè)非常低的幅值的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，放大器在輸出端具有電阻負(fù)載。在另一個(gè)實(shí)施例中，得益于要檢測(cè)的信號(hào)具有非常窄的光譜含量可以是單一的非調(diào)制頻率這樣的事實(shí)，在放大器輸出端的負(fù)載由第二感應(yīng)器L2提供，選擇其電感以最大化信號(hào)在預(yù)定頻率處的增益。放大器的輸入可以AC模式耦接到節(jié)點(diǎn)N，也就是說(shuō)用耦合電容CC，并且因此放大器的輸入由電壓源Vb通過(guò)電阻器Rb偏置,使得放大器的輸入位于最佳的電壓。在根據(jù)本發(fā)明的電路的生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)這樣的情況，寄生電容器Cin的電容或者感應(yīng)器LI的電感一批與另一批不同或一個(gè)元件與另一個(gè)有所不同。這將產(chǎn)生這樣的影響，諧振電路的諧振頻率改變到適合于在預(yù)定頻率處檢測(cè)信號(hào)的頻帶之外。為此，推薦調(diào)整與節(jié)點(diǎn)N相關(guān)聯(lián)的電容器的電容。這可以通過(guò)各種方式實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)使用配平電容器或例如通過(guò)制造過(guò)程中有目的的金屬沉積、使用幾個(gè)可以與節(jié)點(diǎn)N連接或分開(kāi)的電容器。這還可以通過(guò)激光修正系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)N與電容器連接，其電容在測(cè)試系統(tǒng)時(shí)通過(guò)激光器消融來(lái)調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，諧振電路包括如圖4所示的BAW (體聲波)類(lèi)型的機(jī)電諧振器。該BAW諧振器甚至提供更多的可選擇過(guò)濾，并且在反諧振時(shí)具有高的實(shí)際阻抗，同時(shí)仍然允許對(duì)與節(jié)點(diǎn)N相關(guān)聯(lián)的寄生電容Cin失效。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，機(jī)電諧振器使得能獲得大于300的Q值。在該實(shí)施例中，光敏二極管使用自適應(yīng)電路進(jìn)行偏置，該電路的輸出級(jí)是可控電流源CCS以便于保證在低頻二極管上固定的偏置電壓。當(dāng)在手表內(nèi)實(shí)現(xiàn)使用拉曼效應(yīng)的振蕩器時(shí)，遇到的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是獲得足夠的穩(wěn)定性，同時(shí)提供在滿(mǎn)意的時(shí)間周期上的精確運(yùn)行。該問(wèn)題通過(guò)上述關(guān)于圖I所描述以及圖2功能性展示的運(yùn)行已經(jīng)解決。在光學(xué)激光頻率處檢測(cè)到的RF信號(hào)的反饋，用來(lái)控制激光器的發(fā)射頻率，一直在現(xiàn)有技術(shù)中被推薦用來(lái)獲得穩(wěn)定的高精度原子振蕩器，特別是對(duì)于CPT類(lèi)型的原子鐘。在本發(fā)明中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，幾乎不可能反復(fù)且可靠地在閉環(huán)模式中關(guān)于激光器的光學(xué)頻率來(lái)控制拉曼振蕩器的運(yùn)行。在閉環(huán)模式中的拉曼振蕩器的情況，同步探測(cè)對(duì)于穩(wěn)定激光器頻率是不適合的。出乎意外地，可以不使用激光器的光學(xué)頻率反饋控制來(lái)運(yùn)行拉曼振蕩器，也就是說(shuō)使用零頻率反饋控制，或換句話(huà)說(shuō)不使用激光器的光學(xué)頻率的任何活性控制，也就是關(guān)于激光器頻率在開(kāi)環(huán)模式中運(yùn)行。根據(jù)上述原理實(shí)施了穩(wěn)定性測(cè)試，已顯示了良好的穩(wěn)定性。在87. 5°C的溫度時(shí)，拉曼振蕩器每160年將變化一秒，并且以穩(wěn)定的方式至少連續(xù)地運(yùn)行幾天。具有5mm有效長(zhǎng)度的小室的溫度，還被降低到低于銣的熔點(diǎn)(39. 3°C )。將溫度從90°C降低到35°C，相當(dāng)于以?xún)蓚€(gè)量級(jí)( 10_4托到10_6托)降低飽和蒸汽壓力。穩(wěn)定性取決于小室的溫度，但是溫度達(dá)到35°C時(shí)依然可以接受。這是因?yàn)樵?0°C的溫度，拉曼振蕩器還是以每16年一秒的穩(wěn)定性令人滿(mǎn)意地運(yùn)行，這點(diǎn)是顯著的。在35°C，拉曼信號(hào)仍然存在并且足夠穩(wěn)定。這個(gè)未曾料想到的發(fā)現(xiàn)使得可根據(jù)一個(gè)實(shí)施例設(shè)想出沒(méi)有小室加熱的原子振蕩器，例如，僅當(dāng)小室周?chē)臏囟茸銐蚋?，例?5 V左右，優(yōu)選地是40 °C左右時(shí)運(yùn)行。因而，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，原子振蕩器可在40°C的溫度或更低處運(yùn)行，或甚至是35°C或更低。 同時(shí)也可想象到通過(guò)在小室中使用Cs取代Rb來(lái)降低運(yùn)行溫度，銫的熔點(diǎn)值甚至比銣的更低(28. 5°C，相比于39. 3°C)。因此，使用原子振蕩器在手表中發(fā)射時(shí)間信號(hào)的過(guò)程，可包括使其運(yùn)行被保持在上述提到的溫度范圍內(nèi)的溫度反饋控制，和/或時(shí)間信號(hào)的與溫度有關(guān)的校正。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)將遇到額外的技術(shù)問(wèn)題。具體地，上述說(shuō)明的解決方案展示了，當(dāng)振蕩器處在巡航模式時(shí)，根據(jù)關(guān)于圖I和2中描述的裝置如何獲得該振蕩器的穩(wěn)定的高性能的運(yùn)行。完全地在開(kāi)環(huán)模式中的運(yùn)行，也就是說(shuō)沒(méi)有圖I中的反饋7，將是能想到的可替換但性能較低的實(shí)施方式，因?yàn)楂@得的信號(hào)將相對(duì)較低并且光譜較不純。為此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有降低的激光器射入電流范圍，也即相應(yīng)的頻率范圍，接近于小室中氣體的光學(xué)吸收峰值，其使得當(dāng)小室上的激光輻射在開(kāi)環(huán)模式中開(kāi)始時(shí)，能夠在其后轉(zhuǎn)換到如上所述的閉環(huán)模式，以便使振蕩器發(fā)生諧振以獲得上述最佳的運(yùn)行機(jī)制。因而，通過(guò)明智地在啟動(dòng)激光器時(shí)選擇激光器射入電流，并且之后關(guān)于上述說(shuō)明的激光器射入電流放置在閉環(huán)電路模式中，振蕩器將自然地達(dá)到其最佳的運(yùn)行機(jī)制。該現(xiàn)象導(dǎo)致振蕩器的自啟動(dòng)，并且使其可間歇地使用。在自然的銣的情況中，該運(yùn)行范圍將在圖6中更準(zhǔn)確地進(jìn)行說(shuō)明。圖6顯示了銣的光學(xué)吸收曲線(xiàn)50，經(jīng)由在光敏二極管6上獲得的信號(hào)作為激光器射入電流的函數(shù)。較好的電流范圍位于區(qū)域52，其代表了最高的吸收峰51的一部分，并且距該峰的最大和最小兩個(gè)值Vmax以及Vmin有一定距離。通過(guò)選擇距離這些最大和最小值足夠遠(yuǎn)的窄范圍[V1;V2]，可從其中推導(dǎo)出較好的電流范圍Li1 ;i2]。上述意見(jiàn)使能夠利用基于拉曼效應(yīng)的手表振蕩器來(lái)實(shí)行啟動(dòng)過(guò)程，其形成了使用本發(fā)明的原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)過(guò)程的部分。第一階段包括尋找最優(yōu)激光器射入電流i，也就是說(shuō)從I1到i2的范圍。該第一階段包括以下步驟-以開(kāi)環(huán)模式設(shè)置拉曼效應(yīng)振蕩器；-掃描激光器頻率以及識(shí)別最大吸收點(diǎn)Vmax及其相應(yīng)的射入電流1_，并且還識(shí)別與關(guān)聯(lián)峰51的最小吸收點(diǎn)Vmin及其相應(yīng)的射入電流Imin ;以及
-通過(guò)給Iniin增加一定的閾值或通過(guò)從Iniax中減去該值，確定在I1與i2之間的射入電流ILD。例如，可選擇接近于I1的值。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)使用的銣以及VCSEL激光器，該激光器射入電流必須選擇在2. 25760mA 到 2. 25824mA 之間，且 V1 是 Vmin 加 Vmax-Vmin 的 15 %，V2 是 Vmin 加 Vmax-Vmin 的 67 %。該啟動(dòng)過(guò)程的第一階段可在振蕩器的每次啟動(dòng)之前執(zhí)行，以便于獲得最大可能的精度，從而使得能根據(jù)裝置或測(cè)量條件的任何漂移，基于時(shí)間來(lái)修改前面的值。作為一種變形，該階段僅執(zhí)行一次以校準(zhǔn)裝置，并且將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以便于可在每次啟動(dòng)時(shí)使用。具體地，對(duì)于啟動(dòng)激光和振蕩器，所述啟動(dòng)過(guò)程也執(zhí)行以下的步驟-通過(guò)增加上述說(shuō)明的反饋7，以閉環(huán)模式設(shè)置振蕩器；-調(diào)整激光器射入電流到經(jīng)由第一階段辨識(shí)出的ILD值；-校驗(yàn)在輸出端獲得振蕩器的共振現(xiàn)象；以及-在非共振的情況下，以預(yù)定增量，在[I1；i2]的范圍內(nèi)微小地修改射入電流ILD，并且重復(fù)該步驟直到獲得共振現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)施的一種有利方法，該過(guò)程包括測(cè)量激光器光學(xué)功率的在先步驟，因?yàn)檎袷幤鞯念l率可受與原子相互作用的光學(xué)功率的影響。可通過(guò)使用裝置的光敏二極管測(cè)量光學(xué)功率以及通過(guò)比較穩(wěn)定參考?jí)涸?、這樣產(chǎn)生的光壓來(lái)執(zhí)行該操作。通過(guò)調(diào)整激光器射入電流以及激光器溫度，則可以獲得振蕩器的名義光學(xué)功率以及名義光頻。該方法可包括調(diào)整激光器功率的步驟。根據(jù)實(shí)施的另一種有利的方法，該過(guò)程包括設(shè)置氣室以及激光器的溫度的在先步驟，因?yàn)檎缜懊嫣岬降哪菢樱袷幤鞯倪\(yùn)行受溫度影響。在閉環(huán)模式中的拉曼振蕩器的頻率與小室溫度之間具有關(guān)聯(lián)性。該性質(zhì)使得可在開(kāi)始以及停止振蕩器的階段通過(guò)單個(gè)的溫度測(cè)量對(duì)頻率進(jìn)行控制。因此，根據(jù)所選擇的實(shí)施例，拉曼振蕩器包括溫度反饋控制回路。為此，它包括溫度傳感器，可以是光敏二極管，以及加熱器，用于在所述光敏二極管低于設(shè)定溫度時(shí)提高溫度。上面描述的啟動(dòng)過(guò)程的步驟由振蕩器基于特別是在微處理器控制下的上面提到的處理單元23的硬件和軟件設(shè)備自動(dòng)地控制。因而，上述的原子振蕩器可在手表中實(shí)施。根據(jù)第一手表實(shí)施例，間歇地使用拉曼振蕩器，以補(bǔ)償現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)振蕩器，例如石英振蕩器。在該實(shí)施例中，原子振蕩器發(fā)送時(shí)基用于設(shè)置石英振蕩器、對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)并使其精度隨著時(shí)間而大大增加。原子振蕩器的這種間歇地操作與常規(guī)手表相比，具有可控制的附加功耗的優(yōu)點(diǎn)。由于該振蕩器的啟動(dòng)受到上述過(guò)程的控制，該手表的第一實(shí)施例的性能非常高。根據(jù)手表的功耗以及精度之間的折衷來(lái)選擇原子振蕩器的啟動(dòng)周期該振蕩器使用次數(shù)越多，表將變得越精確，但是功耗也更高。當(dāng)較低精度的附加振蕩器通過(guò)原子振蕩器得到校正時(shí)，后者被關(guān)掉。根據(jù)第二手表實(shí)施例，拉曼振蕩器使用其自身作為常用普通振蕩器的替代物，作為單一的時(shí)基，并且因此用于持久的運(yùn)行。在該實(shí)施例中獲得了最高的精度，但卻是以更大的功耗作為代價(jià)。上面描述的原子振蕩器還以緊湊的結(jié)構(gòu)制造，以便于其能嵌入到手表中。圖7到14展示了幾個(gè)原子振蕩器光學(xué)部分的實(shí)施例，使得能獲得與集成入手表相適應(yīng)的體積。為此，所有這些實(shí)施例都基于激光光束穿過(guò)小室的兩次行程，從而使得能夠在小體積中獲得激光光束的較長(zhǎng)總長(zhǎng)度。圖7到9展示了三個(gè)不同的實(shí)施例，用于同時(shí)提供穿過(guò)氣室106的兩次行程，并且保護(hù)激光源102不受到任何反射。這些不同實(shí)施例的一個(gè)共同點(diǎn)是，都具有半透明的鏡107，其允許已穿過(guò)氣室106的部分激光光束通過(guò)，以便于到達(dá)用于控制小室溫度的光探測(cè)器109。作為一種變形，可通過(guò)將光探測(cè)器109省略以及使用不透明的鏡子來(lái)簡(jiǎn)化這些實(shí)施例。這三個(gè)實(shí)施例的不同在于，將光束指引到小室以及光探測(cè)器上的部件，以及使用來(lái)防止經(jīng)由鏡子反射的光束與激光源產(chǎn)生干涉的部件。圖7展示了本發(fā)明的第一實(shí)施例。激光源102產(chǎn)生了線(xiàn)性偏振的激光光束，其直射在偏振器103上，其透射軸的朝向使得可允許激光光束從其中穿過(guò)，之后到達(dá)具有預(yù)定的分光比的分路器101。因此光束的一部分被發(fā)送到可選光探測(cè)器108b，同時(shí)分路器將光束 的其它部分反射到四分之一波長(zhǎng)的板105上。所述線(xiàn)性偏振，對(duì)于平行于偏振器的透射軸的部分(所透射的部分)用“P”表示，并且用“S”表示與偏振器的透射軸垂直的部分(也即，由偏振器吸收的那部分)。在圖中，“P”部分由三個(gè)實(shí)心圓圈組象征性地示出，而“S”部分由三個(gè)短劃線(xiàn)組象征性地示出。板105的作用是將激光光束由線(xiàn)性偏振轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振，該板相對(duì)于偏振器定方位以便產(chǎn)生圓偏振。事實(shí)上，當(dāng)光線(xiàn)由圓偏振光束產(chǎn)生時(shí)，在光線(xiàn)和氣室106中的原子之間具有最佳的相互作用。離開(kāi)氣室106的一部分光束之后經(jīng)由鏡107反射，該鏡將其中圓偏振的方向進(jìn)行反轉(zhuǎn)，并因此再一次地穿過(guò)氣室106。在離開(kāi)氣室106時(shí)，光束到達(dá)了四分之一波長(zhǎng)的板105。根據(jù)分路器101預(yù)定的分光比，之后該光束被部分地透射，并到達(dá)光探測(cè)器108a。該光束的另一部分經(jīng)由分路器101偏轉(zhuǎn)，并經(jīng)由偏振器103大大的衰減，因?yàn)楣馐钠衽c偏振器103透射軸的垂直，因此保護(hù)了激光源102不受回來(lái)的反射。已穿過(guò)氣室106的光束的另一部分，經(jīng)由鏡107透射并經(jīng)由光探測(cè)器109收集。圖8示出了第二實(shí)施例。其與上面描述的第一實(shí)施例的不同，在于分路器101的使用，該分路器反射第一偏振的光束，并允許第二偏振的光束穿過(guò)。因此，由激光源102輸出的光束根據(jù)其偏振而被分路，且相同的原理也適用于被反射的光束。因此不需要在分路器101與激光源之間放置偏振器，因?yàn)榉瓷涞墓馐客干涞搅斯馓綔y(cè)器108a上。所述線(xiàn)性偏振，對(duì)于與分路器的偏振軸平行的部分(圖8的直角配置中透射的那部分)由“P”表示，并且用“S”表示與分路器的偏振軸垂直的部分(偏轉(zhuǎn)過(guò)90°的那部分)。在圖8中，“P”部分由三個(gè)短劃線(xiàn)象征性地示出，而“S”部分由三個(gè)實(shí)心圓圈示出。已穿過(guò)氣室106的光束的一小部分，經(jīng)由鏡107透射并經(jīng)由光探測(cè)器109收集。圖9展示了本發(fā)明的第三實(shí)施例。在該圖中，激光光束經(jīng)由半透明鏡107進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，該鏡位于激光光束的軸線(xiàn)的非垂直角度處。因此，反射的光束沒(méi)有到達(dá)激光源102，而是直接偏轉(zhuǎn)到光探測(cè)器108a上。有利地，鏡107是凹面的，以便于將反射的光線(xiàn)束聚焦在光探測(cè)器108a上。已穿過(guò)氣室106的光束的一小部分，經(jīng)由鏡107透射并通過(guò)光探測(cè)器109收集。鏡的凹面形狀也可用在圖7和8中示出的兩個(gè)實(shí)施例中，也具備上面描述的那些優(yōu)點(diǎn)。圖10展示了與第二實(shí)施例相應(yīng)的更完整實(shí)施例實(shí)例。分路器101是PBSC(偏振分光棱鏡)的形狀。該棱鏡允許光束兩次穿過(guò)氣室106，從而兩倍地增大在激光光線(xiàn)與原子媒介之間的相互作用。這產(chǎn)生了更好的原子信號(hào)，并因此得到更好的原子振蕩器的頻率穩(wěn)定性。在圖10中，光學(xué)組件是基于微型的分光棱鏡101，其側(cè)面優(yōu)選是Imm或更小，棱鏡101用作分路器。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施例，棱鏡的分光體積典型地是1_3。來(lái)自于激光器二極管102的光線(xiàn)束到達(dá)棱鏡101的其中一個(gè)側(cè)面。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，激光器二極管是VCSEL激光器二極管，其發(fā)射795nm的發(fā)散光線(xiàn)光束。在其它的實(shí)施例中，具有典型地從780nm到894nm的各種波長(zhǎng)的其它類(lèi)型的激光器二極管，可用于含有銣或銫的氣室106。該選擇決定于氣室的原子組分。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可在激光器二極管的前面增加準(zhǔn)直透鏡，以產(chǎn)生非發(fā)散的激光光束。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施例，由激光器102產(chǎn)生的光線(xiàn)112是線(xiàn)性偏振的，并且經(jīng)由中性吸收過(guò)濾器104a衰減。其它實(shí)施例中可以使用不同類(lèi)型的過(guò)濾器。該過(guò)濾器的存在對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)并不是必須的。半波長(zhǎng)的板104b可用于修改激光源的線(xiàn)性偏振的角度。與微型分光棱鏡101相結(jié)合，半波長(zhǎng)的板104b可用作可變衰減器。在其它實(shí)施例中，可省去使用半波 長(zhǎng)的板104b，而由分光棱鏡101透射與反射的光束的光強(qiáng)度比率可通過(guò)由激光器發(fā)射光線(xiàn)的線(xiàn)性偏振軸線(xiàn)相對(duì)于分光棱鏡的的適當(dāng)定向來(lái)進(jìn)行調(diào)整。四分之一波長(zhǎng)的板105放置于分光棱鏡的輸出側(cè)，挨著被分路器101偏轉(zhuǎn)的激光光束的輸出面，也即，在分光棱鏡上與光束入射成直角。四分之一波長(zhǎng)的板105的快光軸以這樣的方式定向，使得入射線(xiàn)性偏振113被修改為第一旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振114。在其它實(shí)施例中，四分之一波長(zhǎng)的板105以這樣的方式定向，使得入射線(xiàn)性偏振113被修改為與所述第一方向相反的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振。該圓偏振激光光束114穿過(guò)氣室106，到達(dá)所述鏡107。后者只部分地反射光束，而部分光束穿過(guò)鏡107導(dǎo)向到光探測(cè)器109上。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施例，氣室是以MEMS(微機(jī)械電子系統(tǒng))技術(shù)由玻璃-硅-玻璃組成的，典型地具有Imm3的內(nèi)部體積，并填充有堿金屬(銣或銫)原子蒸汽類(lèi)型的吸收性介質(zhì)以及緩沖氣體的混合物。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施例，氣室填充有自然銣以及作為緩沖氣體的氮/氬混合物。在其它實(shí)施例中，其它類(lèi)型的小室可填充不同的緩沖氣 體。根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施例，可使用微型柱狀小室。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，氣室可集成在PBSC101中。該小室106可填充有其它類(lèi)型的堿金屬蒸汽(例如，銣85，銣87或銫133)以及其它類(lèi)型的緩沖氣體(例如，Xe或Ne)。圖11展示了基于與圖8對(duì)應(yīng)的第二實(shí)施例的光學(xué)雙行程設(shè)計(jì)，其具有與圖10中示出的直角雙行程設(shè)計(jì)非常類(lèi)似的嚴(yán)格幾何形狀。主要的區(qū)別就是“氣室206，四分之一波長(zhǎng)的板205，半透明鏡207以及光探測(cè)器209”實(shí)體的位置，以及光探測(cè)器208b的位置。在圖11示出的模型中，氣室206放置于PBSC201之上，因而位于激光器202的相對(duì)面。這樣，由PBSC透射并之后被四分之一波長(zhǎng)的板205修改為圓偏振光束的P偏振的光光束213，與原子介質(zhì)進(jìn)行相互作用。S偏振的光線(xiàn)束217經(jīng)由PBSC201反射，并且位于直角處的光探測(cè)器208b用于測(cè)量激光器功率。除這些不同之外，該實(shí)施例的工作原理與前述模型是相同的。圖12展示了根據(jù)與圖7對(duì)應(yīng)的第一實(shí)施例的拉曼振蕩器實(shí)施例的直角幾何形狀的雙行程組件的示意圖。該設(shè)計(jì)的附圖標(biāo)記以201開(kāi)始，與圖7到9中所使用的相同元件標(biāo)號(hào)增加了 100。使用的分光棱鏡201，其分光比預(yù)先設(shè)定為使得具有較少的反射和較多的透射，分別為2%和98% (+/-2% )左右?；胤瓷涔馐?16之后主要被偏轉(zhuǎn)到光探測(cè)器208a上。在該實(shí)施例中，氣室實(shí)體206被放置在分光棱鏡201之上,而因此位于激光器202的相對(duì)面。光探測(cè)器208b位于直角處，因而由激光器202發(fā)射的光線(xiàn)束212經(jīng)由分光棱鏡201被反射218，并且用于例如測(cè)量激光器功率。該設(shè)計(jì)的工作原理與前述說(shuō)明的依然相似。圖13展示了根據(jù)具有直角幾何形狀的第一實(shí)施例的裝置。分光器101的分光比預(yù)先設(shè)定為使得具有較少的透射和較大的反射，分別約為2%以及98% (+/-2%).在與堿金屬蒸汽原子相互作用后，入射光束114a以及由激勵(lì)拉曼散射(也稱(chēng)為拉曼光束)114b產(chǎn)生的光束經(jīng)由鏡107反射。在標(biāo)準(zhǔn)的拉曼實(shí)施例中，鏡107由銀覆蓋，關(guān)于其對(duì)稱(chēng)軸及由入射激光光束定義的軸傾斜(典型的為2到20° )和/或偏心，并且是具有選定焦距的凹面以便于將回反射光束115 (入射及拉曼光束)聚焦在光探測(cè)器108a上。鏡107典型地具有幾個(gè)百分比的光透射。該透射光到達(dá)光探測(cè)器109的表面，用于測(cè)量吸收光譜。在不同的拉曼實(shí)施例中，氣室106的輸出窗口是凹面的，由銀(或其它的金屬，例如是金)覆蓋，并且 用作反射鏡。在其它實(shí)施例中，所述鏡的輸出窗口可以由電介質(zhì)膜進(jìn)行覆蓋?；胤瓷?入射以及拉曼)光束115穿過(guò)原子介質(zhì)并再次與之相互作用(雙行程配置)。四分之一波長(zhǎng)的板105將這些圓偏振的光線(xiàn)束轉(zhuǎn)換成線(xiàn)性偏振的光線(xiàn)束116。這些(入射以及拉曼)光束119的絕大多數(shù)被反射并到達(dá)第一光探測(cè)器108a，其記錄了入射光束和拉曼光束之間拍頻。在標(biāo)準(zhǔn)拉曼實(shí)施例中，第一光探測(cè)器108a是高速半導(dǎo)體(砷化鎵或硅)光探測(cè)器，其位于凹面鏡107的焦點(diǎn)處。在其它拉曼實(shí)施例中，可使用不同類(lèi)型的高速光探測(cè)器。第二光探測(cè)器108b記錄直接來(lái)自激光器102并最初由微型分光棱鏡101透射的光線(xiàn)118。以這樣的方式，就可以測(cè)量并且調(diào)節(jié)激光器二極管102的輸出功率。作為一種選擇，光探測(cè)器121記錄了由分路器101透射的回反射光束117。隔膜110和111用于阻止不想要的光線(xiàn)到達(dá)光探測(cè)器，如果它們的尺寸比微型分光棱鏡101的更大。圖14展示了拉曼振蕩器的第三實(shí)施例，其不是基于分光棱鏡而是基于簡(jiǎn)單的雙行程幾何結(jié)構(gòu)。由激光源102發(fā)射的光線(xiàn)被線(xiàn)性偏振，在穿過(guò)小室106之前經(jīng)由四分之一波長(zhǎng)的板105轉(zhuǎn)換成圓偏振，經(jīng)由鏡107反射，再次穿過(guò)小室，并由第一光探測(cè)器108a進(jìn)行檢測(cè)。所述鏡107是半透明的，具有置于鏡后面的第二光探測(cè)器109。半透明鏡107的這種使用使得已與小室內(nèi)原子相互作用的光線(xiàn)能被光探測(cè)器109檢測(cè)到。為了阻止經(jīng)由鏡回反射的光束與激光源102發(fā)生干涉，有利的是，在激光源102之前放置偏振器103，并帶有與激光源102發(fā)射光束的偏振相平行的透射軸。作為一種選擇，也可以使用下述的元件-在激光源102與四分之一波長(zhǎng)的板105之間放置中性濾波器104，以便于調(diào)整激光光束的功率；-在激光源102與四分之一波長(zhǎng)的板105之間放置傾斜的反射濾波器104，以便于反射部分的激光光束并由此調(diào)整其功率；-放置第三光探測(cè)器108b，以便于記錄由傾斜的反射濾波器104反射的光線(xiàn)，用于控制激光102的光功率。需要注意的是，在有關(guān)圖7到14描述的這些實(shí)施例中，光探測(cè)器108a，208a具有檢測(cè)由小室106，206中存在氣體的拉曼效應(yīng)產(chǎn)生的拍頻的功能，并因此是適用于檢測(cè)微波的光探測(cè)器。第一光探測(cè)器108a具有集中在原子的諧振頻率附近的非常窄的帶寬，因而便于最大化其中的信號(hào)檢測(cè)效率。高的原子共振頻率(通常> IGHz)意味著具有小尺寸的光探測(cè)器108a。這樣的規(guī)格與由光探測(cè)器109，209和/或光探測(cè)器108b，208b進(jìn)行操作的、為了調(diào)整例如小室的溫度而與小室中原子相互作用的信號(hào)的檢測(cè)不相兼容。對(duì)于后者，意味著低的截止頻率(典型< IOOkHz)，或甚至是DC的操作。這就是為什么最好具有至少兩種探測(cè)器，一種108a用于檢測(cè)時(shí)鐘信號(hào)，而另一種109用于控制小室的溫度。執(zhí)行已與小室中原子相互作用的信號(hào)的第二種檢測(cè)的理想方式是，使用半透明鏡107用于反射，并如所示的在該鏡之后放置光探測(cè)器109。有利地，鏡107 是凹面形狀，如圖14所示，凹面形狀可用于將反射的光束聚焦到光探測(cè)器108a上。應(yīng)當(dāng)指出后一種光探測(cè)器是可選擇的。
權(quán)利要求
1.一種手表，其包括原子振蕩器，該原子振蕩器包含用于檢測(cè)由拉曼效應(yīng)獲得的拍頻的系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的手表，其中，所述原子振蕩器包括激光源、含有銫或銣并且設(shè)置為便于接收所述激光源所發(fā)射的激光光束的小室、以及拍頻檢測(cè)系統(tǒng)，該拍頻檢測(cè)系統(tǒng)包括光探測(cè)器及放大器，其設(shè)置為便于接收由所述小室輸出的激光光束，用以檢測(cè)在由激光源輸出以及穿過(guò)小室發(fā)送的光束與小室中的原子內(nèi)的拉曼效應(yīng)產(chǎn)生的光束之間的拍頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2之一所述的手表，其包括低精度的附加振蕩器，其中所述原子振蕩器間歇地運(yùn)行以便于調(diào)整該附加振蕩器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的手表，其中所述原子振蕩器不包括對(duì)其中的激光的頻率控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的手表，其包括用于原子振蕩器的激光的電流源、雙工器以及從頻率檢測(cè)系統(tǒng)到雙工器的返回路徑以允許檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的信號(hào)與激光發(fā)射電流的電流源相結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手表，其中頻率檢測(cè)系統(tǒng)是用于檢測(cè)與拉曼效應(yīng)產(chǎn)生的拍頻相應(yīng)的、具有集中在中心頻率附近的窄光譜含量的信號(hào)iPD的系統(tǒng)，其至少包含與光探測(cè)器連接的第一感應(yīng)元件LI以及與光探測(cè)器并聯(lián)的寄生電容Cin，一起形成用于選擇待檢測(cè)的信號(hào)的共振電路，所述共振電路具有與中心頻率《。相應(yīng)的共振頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的手表，其包括至少一個(gè)用于反射激光光束的鏡，其使得信號(hào)在到達(dá)頻率檢測(cè)系統(tǒng)之前至少經(jīng)歷第二次穿過(guò)小室。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的手表,其包括屏蔽外殼,在其中設(shè)置含有銫或銣的小室以便于允許在所述小室中以零磁場(chǎng)進(jìn)行操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的手表,其包括一加熱器。
10.一種在手表內(nèi)通過(guò)原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)的方法，其包括檢測(cè)由拉曼效應(yīng)獲得的拍頻的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的在手表內(nèi)通過(guò)原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)的方法，其包括以下附加的步驟 a.發(fā)送由激光源輸出的激光光束穿過(guò)小室；以及 b.檢測(cè)在由激光光源輸出以及穿過(guò)小室發(fā)送的光束與小室中原子內(nèi)的拉曼效應(yīng)產(chǎn)生的光束之間的拍頻。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的在手表內(nèi)通過(guò)原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)的方法，其包括將作為從小室的輸出接收的微波信號(hào)返回到激光發(fā)射電流上，并且不包括對(duì)激光頻率的反饋控制的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12之一所述的在手表內(nèi)通過(guò)原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)的方法，其包括用于啟動(dòng)原子振蕩器的方法，包括 -在原子振蕩器的開(kāi)環(huán)模式中尋找最優(yōu)的激光發(fā)射電流的第一階段，以及 -啟動(dòng)原子振蕩器的第二階段，包含通過(guò)將作為從小室的輸出接收的微波信號(hào)返回到激光發(fā)射電流而在閉環(huán)模式中運(yùn)行原子振蕩器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的在手表內(nèi)通過(guò)原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)的方法，其中尋找最優(yōu)的激光發(fā)射電流的第一階段包含以下的步驟-設(shè)置原子振蕩器于開(kāi)環(huán)模式； -掃描激光頻率以及識(shí)別最大吸收點(diǎn)Vmax及其相應(yīng)的發(fā)射電流1_，并且還識(shí)別與最大吸收點(diǎn)Vmax關(guān)聯(lián)的吸收峰的最小吸收點(diǎn)Vmin及其相應(yīng)的發(fā)射電流Imin ；以及 -通過(guò)給Imin增加一定的閾值或通過(guò)從Imax中減去該值，確定初始的發(fā)射電流ILD，以便于設(shè)置在Imin ;Ifflax區(qū)間之中并離開(kāi)邊界值Imin與1_。
15.根據(jù)權(quán)利要求13和14之一所述的在手表內(nèi)通過(guò)原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)的方法，其中啟動(dòng)原子振蕩器的第二階段包含以下步驟 -通過(guò)將作為從小室的輸出接收的微波信號(hào)返回把振蕩器設(shè)置在閉環(huán)模式，用于控制激光發(fā)射電流； -調(diào)整激光發(fā)射電流為預(yù)定值ILD ； -校驗(yàn)在輸出端獲得振蕩器的共振現(xiàn)象；以及 -在振蕩器非共振的情況下，通過(guò)預(yù)先定義的增量，微小地修改發(fā)射電流ILD，并且重復(fù)該步驟直到獲得共振現(xiàn)象。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15之一所述的在手表內(nèi)通過(guò)原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)的方法，其包括調(diào)整激光功率的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求10-16之一所述的在手表內(nèi)通過(guò)原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)的方法，其包括原子振蕩器的溫度反饋控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的在手表內(nèi)通過(guò)原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)的方法，其包括在40°C的溫度或更低，或者在35°C的溫度或更低來(lái)運(yùn)簽原子振蕩器。
19.根據(jù)權(quán)利要求10-18之一所述的在手表內(nèi)通過(guò)原子振蕩器發(fā)射時(shí)間信號(hào)的方法，其包括測(cè)量原子振蕩器的溫度，使得能夠根據(jù)所述溫度校正由原子振蕩器發(fā)射出的時(shí)間信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種手表，其包括原子振蕩器，該原子振蕩器包含用于檢測(cè)由拉曼效應(yīng)獲得的拍頻的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G04F5/14GK102736510SQ20121012467
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者勞倫特·巴萊特, 史蒂夫·勒孔特, 戴維·呂費(fèi)伊克斯, 雅克·埃斯萊 申請(qǐng)人:勞力士有限公司