小型化氢脉泽原子储存时间设计

氢微波激射器（氢脉泽）采用原子储存泡对氢原子进行囚禁，在低损耗谐振腔内形成稳定的自持振荡.本文采用具备低腔频温度系数的介质加载谐振腔替换传统的腔-泡结构，实现了氢脉泽的小型化；并分析了这种小型化方案对频率稳定度和准确度的影响.原子储存时间设计值为0.4 s，闭环后的频率稳定度为5.6×10^-15/（1 000 s），与储存时间设计结果相吻合.     

氢原子钟双选态束光学系统仿真分析

氢原子钟利用氢原子基态超精细能级跃迁信号进行精确计时,具有中短期频率稳定度优异、频率漂移率低的特点.氢原子钟需要通过磁选态将高能态原子选出,目前广泛应用的磁选态方案中,既有原子钟跃迁所需要的|F=1,mF=0>态,还有钟跃迁所不需要的|F=1,mF=1>态氢原子,这使得氢原子钟的中长期频率稳定性难以进一步提高.为了进一步提高氢原子钟原子跃迁谱线质量和整机性能,通过计算和仿真,构建了基于Majorana跃迁的氢原子钟双选态束光学系统,优化了一级选态区、态反转区、二级选态区等关键部件的参数,进一步排除了|F=1,mF=1>态原子.选态后的|F=1,mF=0>态原子纯度达到99%,利用率为58%,工程应用较为理想.有效地提升了进入原子储存泡内|F=1,mF=0>态氢原子的占比,同时原子的利用率处于可控范围.通过实验对该方案的有效性进行了验证,通过开启双选态系统,可以观察到氢原子钟信号的增强;通过调整双选态系统的线圈电流,可以观察到信号随线圈电流的变化,这验证了双选态系统的有效性.     

上海天文台近年来氢脉泽的技术改进与性能评价

氢脉泽具有优秀的中长期频率稳定度,由于环境温度的变化及谐振腔老 化会引起谐振腔频率的变化,导致氢脉泽长期性能降低。通过采用自动调谐器可确保谐振腔 的频率始终工作在所需的频率上,从而改善了氢脉泽的长期性能,日稳定度可达到1.0～10 -14。这篇文章描述了上海天文台研制的氢脉泽的技术改造与性能。     

脉冲微波激发氢原子Ramsey干涉研究

该文开展利用Ramsey干涉现象设计被动型氢原子钟的可行性研究. 该方案的核心是用脉冲微波激励氢原子发生共振跃迁. 通过理论计算确定了关键参数,研制了脉冲微波发生电路. 利用现有的被动型氢原子钟的物理部分,成功观察到氢原子共振跃迁的Ramsey干涉,将原子跃迁谱线宽度从原来的3 Hz压缩至1.2 Hz. 这为进一步提高被动型氢原子钟的稳定度指标提供了一种新思路.