光抽运信号的理论分析

在原子辐射跃迁原理的基础上,依据光磁共振实验的基本实验现象建立简化模型,给出光抽运过程中跃迁速率方程,理论计算了光抽运信号光强随外场变化关系以及粒子跃迁弛豫时间随外场的变化关系,理论计算结果与实验符合.     

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.     

脉冲光抽运原子钟原子相位反馈研究

在基于Ramsey作用的原子钟里,受限于原子的相干时间及晶振的相位噪声,自由演化时间不能太长。提出了大失谐光无破坏测量方法,利用该方法获取了原子相位数据,并将其反馈到微波相位上,从而实现了原子相位反馈,有效地延长了自由演化时间。分别从理论和实验上验证了这种周期性反馈作用的可行性。     

一种铷原子钟超高信噪比物理系统的研究

在卫星导航、深空探测等尖端技术应用的需求牵引下,谱灯抽运铷原子钟的性能有了很大提升,其短期频率稳定度已达到小系数10^-13τ^-1/2水平.为能进一步提高铷钟稳定度并探索铷钟性能指标极限,本文在前期对物理系统(Φ40微波腔)结构的重新设计及实验验证的基础上,通过对物理系统的光学系统全面优化设计,改善了光谱灯及抽运光的性能,最终使物理系统信噪比获得了明显提升.测试及分析评估结果表明,新设计的物理系统的散粒噪声对铷钟稳定度的贡献为4.2×10^-14τ^-1/2,本文的研究结果为今后铷钟短稳实现5×10^-14τ^-1/2、长稳突破1×10^-15进入～10^-16奠定了基础.     

基于高斯型脉冲的非线性Ramsey干涉

基于非线性Rosen-Zener隧穿理论, 利用高斯型脉冲研究了双势阱玻色-爱因斯坦凝聚体的非线性Ramsey干涉. 通过数值模拟得到了丰富的非线性Ramsey干涉图样, 分别讨论了粒子间相互作用和高斯型脉冲的周期对干涉图样的影响. 通过哈密顿正则关系得到了干涉条纹的基频表达式, 并借助傅里叶变换对Ramsey干涉条纹的频率进行分析, 得到了干涉条纹的基频随粒子间相互作用及脉冲周期的变化关系. 比较数值和解析结果发现两者符合得很好.关键词：玻色-爱因斯坦凝聚Ramsey干涉高斯型脉冲     

光磁共振实验中异常光抽运信号的深入探讨

利用改装的DH807光磁共振实验仪,直接观察了铷泡处磁场的变化. 由于电感的作用,真实的磁场变化与外源扫场波形有很大区别. 定量地测量了光抽运弛豫饱和值与磁场的关系,研究了抽运波形随磁场变化周期的关系,并探讨了未完全抵消的垂直磁场对光抽信号运幅度的影响,分析了方波和三角波扫场时遇到的异常光抽运信号的成因.     

芯片原子钟相干布居囚禁谱线特性研究

通过微型原子蒸汽室产生质量满足要求的相干布居囚禁(CPT)信号是实现芯片原子钟的关键之一.本实验通过对光源实施频率调制和对光场与⁸⁷Rb原子作用产生的信号作相敏解调获得高信噪比的CPT微分谱线, 利用CPT微分谱线研究了CPT信号随工作参数变化的规律以及信号质量对原子钟频率稳定度的影响, 所获研究结果与理论模型预期相符合, 实验结果为芯片原子钟推荐了最佳工作参数.实验所采用的方法利用芯片原子钟自身的资源就可以实施, 因此为芯片原子钟开展性能研究和实施工作参数优化提供了实用的手段.     

可搬运铷喷泉原子钟量子化轴磁场的设计与优化

喷泉钟量子化轴磁场的空间均匀性和时间稳定性是制约原子钟输出频率稳定度和不确定度的重要因素.从外磁场屏蔽、磁场线圈设计、线圈电流源稳定性等方面考虑,构建并优化设计了一套可搬运铷喷泉原子钟量子化轴磁场系统.为了消除环境磁场对量子化轴磁场的影响,使用5层坡莫合金磁屏蔽进行外磁场的屏蔽;利用4组对称的补偿线圈,通过计算给予合适...     

基于最优控制理论的国产光抽运小铯钟频率控制算法

原子钟频率控制是时间保持工作中的关键技术.当前守时工作中的频率控制主要针对国外微波钟采用开环控制算法,但由于国产光抽运小铯钟（下称国产钟）的工作原理和性能不同于国外同类型原子钟,因此该算法不能很好适应国产钟.为了提升我国标准时间的自主性和安全性,本文基于国产钟的噪声特性,在最优控制理论的框架下研究了线性二次高斯控制算法,该算法属于闭环控制算法,从同步时间、频率控制准确度和频率控制稳定度方面研究国产钟性能,最后分析了不同控制间隔对国产钟性能的影响.结果表明随着二次损失函数中约束矩阵W_R的增大,同步时间延长,控制准确度降低,控制短期稳定度提高.W_R相同情况下,随着控制间隔的增大,同步时间延长,控制准确度降低,控制短期稳定度提高,对于W_R=1时,控制间隔为1 h的同步时间为5小时,控制准确度为1.83 ns,1 h的Allan偏差为1.81×10^-13;控制间隔为8 h的同步时间为28 h,控制准确度为4.48 ns,1 h的Allan偏差为1.48×10^-13.控制国产光抽运小铯钟的中长期稳定度都得到提高.     

Velocity Distribution of Effective Atoms in a Small Optically Pumped Cesium Beam Frequency Standard

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｏｐｔｉｃａｌｌｙｐｕｍｐｅｄｃｅｓｉｕｍｂｅａｍｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｎｄａｒｄｓ ,Ｄ .Ｈ .Ｙａｎｇｅｔａｌ.ｈａｖｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｅｗｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｃｈｅｍｅｕｓｉｎｇａｓｈａｒｐａｎｇｌｅｉｎｃｉｄｅｎｃｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｌａｓｅｒｔｏｎａｒｒｏｗｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｔｏｍｓ[1,2 ] .Ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｌａｓｅｒｂｅａｍ ,ｗｈｉｃｈｗａｓｆｒ…     

Effect on Intensity Correlation Time by Input Signal in a Single-Mode Laser with Bias Signal Modulation

The effect on intensity correlation time T by input signal is studied for gain-noise model of a single-mode laser driven by colored pump noise and colored quantum noise with colored cross-correlation with a bias signal modulation in this paper. By using the linear approximation method, we detect that there exists maximum (i.e., resonance) in the curve of the intensity correlation time T upon bias-current i0 when the noise correlation coefficient λ is positive; and there exists minimum (i.e., suppression) in the T-i0 curve when λ is negative. And when λ is zero, T increases monotonously with increasing i0. Furthermore, the curve of T upon the signal frequency Ω is also studied. Our study shows that no matter what the value ofλ is, there exists minimum (i.e., suppression) in the T-Ω curve.