CPT原子钟铷原子汽室的优化及实验研究

基于CPT原子钟高稳定性的要求,利用已经设计加工的300μm厚薄铷原子汽室,选用Ar和Ne为缓冲气体,在总压强为10KP的前提下,研究了CPT信号的频率漂移率和它们之间压强比的关系.实验发现CPT信号的频率漂移率随Ar和Ne的比例变化呈钟形曲线分布,当Ar和Ne的比例为1∶1.2或1.2∶1时,CPT信号的频率漂移率为零.     

利用薄原子气室减小饱和吸收谱的交叉共振峰

为了消除多能级原子饱和吸收光谱中的交叉共振峰,本文使用薄铷原子汽室来测量87Rb原子D2线5S1/2,F=2→5P3/2,F'的饱和吸收光谱.结果显示,随着铷原子汽室厚度的减小,饱和吸收谱线中交叉共振峰的幅度明显减小,有的甚至消失.同时,随着原子汽室的厚度的减小,必须提高其温度才能观察到明显的饱和吸收光谱.     

基准原子钟的发展及国家授时中心光学原子钟的研制进展

本文简要介绍了基准原子钟的发展历程;目前,光学原子钟的频率不确定度已达到了10-18量级,是现在人们公认的最可能新的时间基准.国家授时中心担负着国家综合原子时的建立和保持,是国际原子时TAI建立的主要参加单位.文中介绍了国家授时中心锶光学原子钟研制工作的最新进展.     

用于北斗三号卫星导航系统的星载铷原子钟特性

本文介绍用于北斗三号卫星导航系统的星载铷原子钟主要设计特点和性能指标.铷原子钟频率稳定度主要取决于原子跃迁信号信噪比、电路噪声和原子体系的物理环境效应.为提高原子信号信噪比,物理系统采用了微波场方向因子高于0.9的开槽管微波腔和Xe气启辉的铷光谱灯,并采用了光学滤光和同位素滤光双重滤光方案.电路系统采用了低相噪微波链路,交互调制噪声对铷原子钟稳定度的影响被控制在4.9×10^-13/τ^1/2水平.通过工作参数优化,将物理环境效应对天频率稳定度的影响降低到3×10^-15以下.研制了高精度和甚高精度两型号星载铷原子钟.高精度铷原子钟典型指标为短稳1.5×10^-12/τ^1/2,万秒稳1.3×10^?14,天稳9.4×10^-15;甚高精度铷原子钟典型指标为短稳6.1×10^-13/τ^1/2,万秒稳7.1×10^-15,天稳3.9×10^-15.本文还分析了铷原子钟最新研究进展,预期铷原子钟的性能还可以进一步提升.     

780nm超窄通频带法拉第——塞曼光学滤光器的研究

本文考虑铷原子的超精细结构，对铷（７８０ｎｍ）法拉第——塞曼光学滤光器的透过率，中心频率转移，通频带宽与外加磁场强度，原子汽室温度的关系进行了分析．     

武汉物数所CPT原子钟研究取得新进展

武汉物理与数学研究所 最近，以中科院武汉物理与数学研究所研究员顾思洪为首的科研人员在CPT原子钟核心技术研究方面取得重要进展，研制出性能得到明显改进的CPT原子钟，其稳定度和功耗等主要指标已与国外商品钟的指标相当。     

高精度（10^-15）可搬运铷原子喷泉钟的研制

原子喷泉钟是目前世界上最准的运行原子钟,主要包括铯喷泉钟和铷喷泉钟两种.中国科学院上海光学精密机械研究所于2003年开始开展了可搬运小型喷泉铷钟样机的研制,它的主要特点是：以铷原子做工作介质、损耗低、信噪比高、冷原子碰撞频移低;通过折叠光路设计,其对激光的功率要求降低2/3,系统更加紧凑稳定,更加有利于喷泉钟的工程化.该原子钟已经获得了微波跃迁的Ramsey干涉条纹,其信噪比约100,并实现了闭环锁定,1s的稳定度为8×10？13,4×104s稳定度优于6×10？15.目前正在进行误差的评估工作及系统的改进,近期将进行项目验收,预期总的频率不确定度优于4×10？15.     

脉冲微波式氢原子钟初步结果

通过向原子钟微波腔内导入相干的脉冲微波信号,同时设置适当的脉冲信号参数,可以激发原子共振跃迁的Ramsey条纹,利用其中心条纹作为钟跃迁可以极大地压缩原子钟的谱线宽度,有望提高原子钟的电性能指标.该项技术已经在pop铷钟上得到应用,成功压缩了铷原子的共振谱线线宽.中国科学院上海天文台在被动型氢原子钟物理系统的基础上,开展了氢原子微波脉冲激励技术的研究,设计了微波脉冲扫频电路,目前已经初步观测到氢原子的Ramsey条纹,从而证明了该项技术用于氢原子钟的可行性.计划优化系统和微波信号参数,从而进一步压缩原子线宽.同时设计完善的伺服电路,实现原子钟的环路锁定,形成脉冲微波式氢原子钟,并测试和优化了整机性能指标.     

如何定义“秒”

<正>时间单位"秒"是国际单位制的7个基本单位中准确度最高、应用范围最广的一个。1967年,"秒"的定义从天文秒改为基于铯原子跃迁的原子秒,这一定义保持至今。实验室型铯原子钟复现秒定义,成为时间频率计量的基准装置。铯原子钟又被人们形象地称为"喷泉钟",因为其工作过程是铯原子像喷泉一样     

饱和吸收法和zeeman效应在激光器稳频中的应用

半导体激光器常应用于冷原子实验,对其频率的稳定性有较高要求.饱和吸收法是一种常规的稳频方法,此外,由于zeeman效应,中性原子的超精细能级在磁场中会产生塞曼分裂,且对于左旋和右旋圆偏振光原子能级的偏移不同,可利用这种特性进行稳频,该方法能将激光频率锁定在原子吸收谱线的峰值处.     

星载原子钟磁致频移影响在轨评估

星载原子钟作为磁敏感设备,外界磁场变化会导致星载原子钟输出频率发生变化.本文采用星载主备原子钟比相法评估了10颗配置星载氢原子钟的MEO导航卫星原子钟频率稳定度,短期稳定度平均值优于1×10^?12τ^?1/2,天稳均优于7×10^?15.基于该稳定度水平,本文针对导航卫星原子钟磁致频移进行了初步评估,得到磁力矩器工作情况下原子钟磁致频移达到1×10^?13量级,磁力矩器持续工作1 h将引起钟差预报误差0.4 ns.本文将在轨磁力矩器工作状态等效为磁致频移噪声,仿真分析了其对星载原子钟稳定度的影响,仿真结果表明,该磁致频移噪声将恶化星载原子钟长期稳定度,尤其对稳定度更高的原子钟恶化更明显.本文最后就如何降低磁致频移对星载原子钟的影响进行了讨论.     

星载原子钟性能分析方法比较研究

卫星导航时间系统是影响导航系统性能的决定性因素。原子时钟作为频率标准,能够产生高准确度和高稳定度的标准频率信号,可以实现精确计时。因此在导航卫星上广泛使用原子钟作为频率标准。讨论了原子时钟频率稳定度的Allan方差、重叠Allan方差、Hadamard方差及重叠Hadamard方差算法,并对GPS卫星真实数据进行了频率稳定度分析。得出了不同的GPS卫星,星载卫星钟的稳定度不同。对于同一种类的GPS卫星,卫星钟的稳定度也存在差异,且GPS BLOCK IIR卫星具有较好的频率稳定度。     

激光技术简介:第二部分 激光器

本讲座第一部分介绍了激光原理,从中知道,采用适当的方法和装置,使受激辐射以一定方式持续下去,就能形成激光。通常把工作物质(激活物质)、激发能源和谐振腔三者统称为激光器。1958年有人发表了利用受激辐射来放大光波的理论,1960年出现的第一台激光器是红宝石激光器,接着出现了氦氖激光器,1962年又制成了半导体激光器,以后激光器的种类逐渐增多。 我们知道,作为激活物质,必须满足两项基本要求:(1)材料的原子有合乎要求的能级,它们的能级间距离可以提供所需要的激光频率;(2)材料的原子必须有可能在它们的能级之间形成“粒子数反转”。目前,已经发现符合这些要求的材料有几百种,因而已制成的激光器达几百种之多。 根据所用材料的组态不同,可以把激光器分为四类,即气体激光器(又分为分子、原子、离子的气体激光器)、固体激光器、液体激光器(包括螯合物激光器、无机液体激光器和有机染料激光器)、半导体激光器等。 一、气体激光器     

科学万花筒

高精度原子钟瑞士最近研制出一座高精度原子钟,每秒计时能精确到小数点后第15位数字,在目前全球计时系统中居领先地位。这座原子钟是应用原子匀速运动的原理,采用激光降温的方法,减缓了原子运动速度,从而获得更为精确的计时方式,精确度比用普通方法提高10倍以上。     

利用微波锁相频率计数器实现激光相位锁定的实验研究

稳定激光频率是进行高分辨光谱、精密测量的前提条件.文章利用微波锁相频率计数器,用一台已锁定的激光器,通过拍频信号将另一台激光器锁定在需要的频率差范围内(10 MHz～20 GHz),达到3～4 h稳频的目的,为研究原子系统中的电磁诱导透明光谱、拉曼光谱、四波混频等提供实验依据.     

589nm可调谐法拉第反常色散滤光器特性分析

考虑到钠原子Ｄ２线（３Ｓ１／２→３Ｐ３／２）５８９ｎｍ的超精细结构，以及具有Ｖｏｉｇｔ线型的左右旋园偏振谱线的贡献，我们对钠原子气体的法拉第反常色散滤光器的透过率、中心频率移动、通频带宽等跟外加纵向磁场强度、原子汽室温度的关系进行了理论分析．结果表明：该滤光器的中心工作频率磁场调谐能力约为８０ＧＨｚ／Ｔ，通频带宽为０．００１～０．０１ｎｍ，透过率约可达１００％．     

基于甲烷分子吸收线的声光偏频无调制激光频率锁定

利用声光调制器(AOM)的偏频特性,以甲烷(CH4)分子吸收线R9支一条强吸收线(λ=1.637 8μm)作为参考频率,实现了对外腔式半导体激光器的无调制频率锁定.实验中在100 s内典型的频率起伏小于5.6 MHz,较激光器自由运转时的频率起伏34 MHz有了显著的改善.该方法实现了对半导体激光器的无调制锁频,并且适用于分子光谱领域,满足光纤通信中对激光器输出波长的要求,在波分复用领域中将有很好的应用前景.     

原子钟数据的改进经验模态分解降噪

为了提升原子钟数据降噪效果,基于经验模态分解(EMD),结合小波阈值降噪方法,提出了一种改进EMD的方法.在分析原子钟噪声模型的基础上,明确了原子钟频率数据非线性、非平稳的特点.结合EMD方法原理中固有模函数(IMF)需要满足的条件和提取步骤,利用窗口做出划分,对每一个窗口进行降噪处理,再利用小波阈值进行二次降噪,最后...     

1.3μm 半导体激光器氖原子激发态跃迁“光电流”效应的稳频技术研究

１．３μｍ半导体激光器氖原子激发态跃迁“光电流”效应的稳频技术研究蔡伯荣王瑞峰叶玉堂胡渝洪永和（电子科技大学光电子技术系成都６１００５４）半导体激光器在大多数光波系统的应用中，都要求其输出光波频率的高度稳定性。无论在现代光纤通信的波分复用或频分复用系...     

仿真软件在脉冲激光器驱动电源设计中的应用

分析了半导体激光器对驱动电源的要求,介绍了仿真软件Multisim的主要功能及特点,利用Multisim设计了性能稳定的脉冲激光器驱动电源,给出了脉冲频率、占空比等参数的理论及实验值.