积分球冷原子钟冷原子数稳定的新方法EI北大核心CSCD

提出了一种积分球冷原子钟冷原子数稳定的新方法。该方法通过周期性地监测冷原子的吸收信号,利用反馈控制冷却激光内声光调制器的衍射效率并改变冷却光功率,实现冷原子数的稳定。推导了冷原子数稳定系统的环路方程,分析了稳定环路对冷原子数涨落的抑制作用。稳定后冷原子数的归一化涨落为1±0.001(3h),其功率谱密度在0.001~0.2Hz频率范围内的最大抑制量约为30dB。该涨落被抑制的原因主要是稳定环路除了直接补偿冷却光激光器输出的光功率变化外,还纠正了外界环境引起的冷原子数漂移。冷原子数稳定之后,由冷原子数涨落引起的原子钟频率稳定度可降低至7×10^(-14)τ^(-1/2)(τ为积分时间)。     

积分球冷原子钟探测光功率自动稳定实验研究

建立了微瓦量级的激光功率自动稳定实验装置,通过自动反馈控制声光调制器的衍射效率,实现了激光功率的自动稳定。激光功率稳定后,激光相对强度噪声得到有效抑制,接近散弹噪声极限,激光功率的长期稳定度优于2×10-5(1000s)。推导了功率自动稳定系统的环路方程,分析了激光功率稳定环路对相对强度噪声的抑制作用。稳定后的激光应用于积分球冷原子钟的钟跃迁探测,对原子钟稳定度的影响小于1×10~(-13)τ-~(1/2),积分球原子钟的频率稳定度优于5×10~(-13)τ~(-1/2)(τ为取样时间)。     

冷原子干涉仪囚禁原子数主动稳定技术

冷原子干涉仪中,囚禁原子数的抖动会转化为等效的干涉信号相位抖动,直接影响原子干涉测量结果.针对此问题,提出了一种冷原子干涉仪囚禁原子数主动稳定技术,通过测量干涉末态的原子数信息,反馈控制3D-MOT装载时间,实现对囚禁原子数的主动稳定.通过应用该技术,在装载时间大约为40 ms的条件下,3D-MOT囚禁原子数的短期抖动...     

用于原子钟的半导体激光器功率稳定研究

基于声光调制器作为反馈器件设计了原子钟常用波段780 nm激光器的功率锁定构型.通过低噪声设计和参数优化实现了关键噪声源的抑制和激光器功率锁定.实验结果表明,在20～10000 Hz频偏范围内,激光的相对强度噪声得到有效抑制.尤其在1300 Hz频率处,RIN抑制达到20 dB.同时,中期(9000 s)功率相对稳定性...     

基于光纤激光放大倍频的冷原子钟光源

用于激光冷却与原子布居数探测的激光光源是冷原子钟的重要组成部分,选用工业技术成熟的1560 nm光纤激光器和光纤放大器分别作为种子源和光放大器,经非线性倍频晶体对放大后的激光进行倍频,得到较大功率的780 nm的激光,通过饱和吸收稳频得到冷却激光,一部分冷却激光利用电光调制器和声光调制器移频6.8 GHz得到重泵浦激光,对上述激光进行适当的功率分配后提供给冷原子钟。对该套激光装置关键器件进行了特性测试,将稳频后的倍频激光与锁定在超稳激光上的光学频率梳进行拍频,得到的激光的线宽在74 kHz左右,其短期稳定度比外腔半导体激光器提高半个多数量级。将这样的激光光源应用于冷原子钟,可以减小探测激光频率噪声对喷泉钟稳定度的限制。     

基于原位探测的空间冷原子钟的性能分析

在空间微重力环境下,应用激光冷却技术的空间冷原子钟有望获得更高精度的时间频率基准。提出了一种基于原位探测的新型空间冷原子钟方案,在开展冷原子俘获、冷却、选态、两次微波探寻与量子态探测等过程中,冷原子都保持在微波腔中,这种设计可以使单个原子钟的周期更短,微波探寻过程有更大的时间占空比,也能使原子钟的整体结构更加紧凑。在使用Boitier a Vieillissement Ameliore (BVA)晶振作为本振的条件下,从Dick效应与量子投影噪声两方面对原子钟的稳定度进行分析预估,然后分析了影响冷原子钟不确定的来源与估值,结果表明:基于原位探测的空间冷原子钟有望达到5.9×10~(-14)τ~(-1/2)的稳定度以及1×10~(-16)的不确定度,该结果优于当前使用BVA晶振作为本振的其他冷原子微波钟的性能。     

冷原子气体的时频测量——光晶格原子钟

基于冷原子气体的时频测量在近20年里快速发展,引起了人们的广泛关注,其典型代表是基于大量中性原子的光晶格原子钟。利用超稳钟激光同时探测囚禁在光晶格里成千上万个冷原子的钟跃迁信号,光晶格原子钟已实现10^-18量级的频率准确度和10^-17量级的秒级稳定度,大幅度提高了时频测量的精度。文章概述了光晶格原子钟的发展历史、工作原理、性能评估及应用前景。     

冷原子气体的时频测量——光晶格原子钟

基于冷原子气体的时频测量在近20年里快速发展,引起了人们的广泛关注,其典型代表是基于大量中性原子的光晶格原子钟。利用超稳钟激光同时探测囚禁在光晶格里成千上万个冷原子的钟跃迁信号,光晶格原子钟已实现10^-18量级的频率准确度和10^-17量级的秒级稳定度,大幅度提高了时频测量的精度。文章概述了光晶格原子钟的发展历史、工作原理、性能评估及应用前景。     

双半积分球的设计

<正> 当前,在科学技术领域中,盛行着光电倍增管,硅光二极管和硒光电池等光电传感器。但是,它们具有一个共同的弱点,即受光面灵敏度不均匀,例如,光电倍增管的不均匀性大约在0.05/mm 左右,因此,如果把由光源来的     

铯原子钟的创建

 铯原子钟是二十世纪中叶物理学的一项惊人成就,其准确度和稳定度之高,使量子频标有可能取代以天体运动为基础的历书时而成为计时的基准.它的发明应归功于三个方面,一是光谱超精细结构(hfs)的研究,二是分子束磁共振实验技术的发展,三是分离振荡场方法的提出.这项成就生动地阐明了基础研究和应用研究之间的依赖关系.     

控制光场的原子钟

2013年1月出版的Physics Today杂志刊登了法国法兰西学院教授、诺贝尔奖获得者塞尔日·阿罗什(Serge Haroche)等的专题文章.文章描述了Ramsey干涉仪作为一种非破坏性探测的工具,用于探测单光子的产生和湮灭,通过伺服回路反馈制备光子的量子态,以及通过原子和光子的纠缠实现薛定谔猫态.2011年12月逝世的Norman Ramsey 于1949年发明了分离场原子干涉仪,从而引起了时间测量的革命.该技术最初被用于分子束磁共振谱测量实验,提高了测量的分辨率.后来,Ramsey干涉仪被广泛应用于原子钟,在很大程度上提高了原子钟的精度.     

不稳定核结构研究的新方法

不稳定放射性同位素的首次电子散射实验标志着奇特原子核形状研究的里程碑。     

积分球理论的级数收敛法

本文从积分球内分光的多次反射原理出发,用级数收敛法得到了用积分球进行光度色度测量时替代法和比较法二类方法所存在的非线性误差,并给出误差校正分式,最后提出积分球参数的设计原则。     

世界上最小的原子钟

世界上最小的原子钟只有稻谷颗粒那样大小，制作在装有铯原子的体积只有1mm^3的微型容器上．这种原子钟使用2．5V电池，只消耗约30mA的电流．原子钟是最好的计时器，它可以将碱金属原子发射的光中所包含的高精度时间信息进行转换，用作定义秒的标准．因为原子由一个能级到另一个能级跃迁时所发出的光的频率可以被测量到10亿分之一的精度．     

积分球的光功率波形变换理论

分析说明了积分存在一次反射短时平均等照度性质，提出了积分球的几个概念：平均反射程λ、平均反射时间μ、平均反射率ρ^-、平均出射程η、平均出射时间τ（等于积分球的时间常数）。用分析方法推导了积分球时间常数的一般表达式、积分球对δ函数形式的功率波形的变换表达式、积分球对任意光功率波形的变换表达及其反变换表达式。     

放射系中各元素原子数的计算

计算放射系中各元素的原子数，要解一组一阶线性常微分方程．本文把微分方程组写成矩阵形式，将矩阵对角化后得出解的一般表达式．对于只有一个衰变分枝的放射系，本文还给出了Ｐ矩阵的具体形式和Ｐ－１矩阵的具体算式．     

内置LED定标光源的积分球设计

为了适应野外环境下的积分球操作,简化配件的使用和减少使用过程中误差的引入,利用LED的长时间发光均匀稳定特性,将LED作为定标光源内置于积分球中,设计了一种可便携式的自定标积分球。在验证LED稳定性的基础上,配合老化筛选装置,为定标光源选择最合适的LED器件,系统采用恒流源驱动,保证了积分球的长寿耐用。展示了积分球机械装配图,列出器件在积分球体上的安装位置,并进行了模型400~800nm光谱波段试定标,其线性度达99.994%,球体设计直径500mm,开口直径100mm,总开口比约为6%,重量约为18kg。建成之后将方便进行野外环境的实用工程。     

积分球内的铷原子激光冷却

研究了积分球内激光冷却原理,设计积分球时对积分球的反射率、尺寸及球上开孔大小对于激光冷却的影响进行了讨论. 进行了积分球冷却⁸⁷Rb实验,实验结果表明积分球有效的冷却了球腔中的铷原子,获得了积分球内冷原子的吸收信号以及冷原子随冷却光失谐的变化曲线. 关键词： 漫反射光场 积分球 全光冷却     

基于琼斯法的高亮度积分球定标光源

针对目前光学口径不断增大的空间光学遥感器实验室辐射定标的需求,基于琼斯法设计了一种在400~900 nm波段积分辐亮度为6 800 W/(m2·sr)的高亮度积分球定标光源。对该光源的热设计表明:采用水冷散热的方式能够满足高亮度积分球定标光源的散热需求。实验表明,该定标光源在400~900 nm波段范围内积分辐亮度达到6 714 W/(m2·sr),经过散热后积分球球体温度场分布满足定标要求,可应用于工程实践。