External cavity diode laser around 657 nm

Operating a laser diode in an external cavity, which provides frequency-selective feedback, is a very effective method to tune the laser frequency to a range far from its free running frequency. For the Ca atomic Ramsey spectroscopy experiment, we have constructed a 657-nm laser system based on the Littman-Metcalf configuration with a 660-nm commercial laser diode. Continuously 10-GHz tuning range was achieved with about 100-kHz spectral linewidth, measured with beat-note spectrum of two identical laser systems.     

Phase Sensitive Photonic Flash

We theoretically propose a photonic flash based on a linearly coupled cavity system. Via driving the two side cavities by external fields, it forms a cyclic energy-level diagram and therefore the phase difference between the driving fields acts as a controller of the steady state due to the quantum interference effect. In the optical trimer structure,we show that the perfect photonic flash can be realized in the situation of resonant driving. The perfect photonic flash scheme is furthermore generalized to multiple coupled cavity system, where the cavities with odd and even number turn bright and dark alternatively. Our proposal may be applied for designing the quantum neon and realizing a controllable photonic localization.     

基于人工神经网络在线学习方法优化磁屏蔽特性参数

磁屏蔽在磁场敏感的装置如原子钟、原子干涉仪等精密设备中发挥重要的作用,在变化外磁场下的某个磁屏蔽内部剩余磁场,可以通过Jiles-Atherton磁滞模型和磁屏蔽系数计算得出,根据计算结果可以进行主动补偿来抵消内部磁场的改变.然而实际应用中磁滞模型中五个与磁屏蔽相关的参数以及磁场衰减的两个参数的准确值的获得是比较困难的,通常根据实测磁滞回线人工匹配调节参数会花费大量时间且很难确保最终参数是全局最优值.基于人工神经网络的机器学习方法已经成为一种对复杂模型进行参数优化的有效手段,得益于现代计算机强大的运算能力,该过程通常远远快于人工参数调节,并有更大概率找到全局最优值,获得优于手工调节的参数值.本文利用人工神经网络在线机器学习的方法,对磁滞模型的五个参数与磁屏蔽的另外两个屏蔽相关参数进行优化测定,并对模拟卫星磁场环境下磁屏蔽内剩余磁场进行预测.通过实际测量屏蔽筒内剩余磁场与预测值比对,发现通过机器学习方法得到的磁屏蔽特性参数优于手动找到的参数,且所用时间大大缩短.该结果不仅有助于更好地进行磁场补偿,用于冷原子系统参数优化调整,更重要的是验证了神经网络在多参数物理系统中的应用,可以使其他多参数共同作用的物理实验进行最优参数的快速确定.     

空间冷原子钟原位探测微波腔设计

高精度空间冷原子钟在基础物理研究、导航定位系统,以及深空探测领域均有重要应用。为此,设计了一种结合激光冷却与原子原位探测方案的新型微波腔,在该微波腔中心可以俘获与冷却铷原子,然后在微重力环境下对冷原子样品开展原子钟操作。该方案相对于已有的空间冷原子钟方案,在减少冷原子损耗、死时间占比和分布腔相移上具有较大的优势。分析了微波腔的详细结构与光学设计,确定了微波腔需要的基本参数,并对微波腔内部的微波磁场进行了仿真分析。在已完成研制的微波腔内开展特性测试,测试与仿真结果说明,所设计微波腔的性能可以满足不确定度优于1×10~(-16)的高精度空间冷原子钟的要求。     

激光冷却铷原子喷泉钟的微波谐振腔设计

对自行研制的激光冷却铷原子喷泉钟的微波谐振腔进行了分析和设计,确定了需要的微波谐振腔基本参数。对影响微波谐振腔共振频率的因素进行了分析和研究,得到了共振频率随环境因素的变化规律。这些对调节微波腔共振频率和提高原子钟的准确度有重要意义。还对研制的微波谐振腔进行了测试,结果表明微波谐振腔的性能满足激光冷却铷原子喷泉钟的要求。由测试结果进一步估算了微波谐振腔引起的横向腔相移。     

计算机辅助教学

电子计算机的出现还不到四十年,但它已经使人类的生活发生了根本性的变化。二十多年前,将计算机应用于教育领域,还只是少数计算机专家和教育学家的设想,今天却已在世界范围成为现实。随着计算机科学的不断发展,计算机在教育领域的应用也越来越广泛,并逐     

面向Word和PDF文档的图像提取软件

针对文档图像查重、以图搜索文档等应用对于文档图像提取的需求，文中归纳和总结了Word和PDF文档图像的提取方法。这两类文档图像的提取方法都是从文件结构出发，定位并提取出图像数据，然后将数据保存成指定格式的图像。在PyCharm环境下采用Python语言对提取方法进行封装，设计并实现了一个面向Word和PDF文档的图像提取软件，实验验证了文档图像提取方法的有效性。     

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,通过计算给予合适的电流,获得喷泉钟内部30 cm原子自由飞行尺度内磁场波动小于1 nT;通过改善C场供电电流方式,从而优化量子化轴磁场的时间稳定性,磁场随时间的波动小于0.1 nT.优化后喷泉钟长期频率稳定度达2.9×10-16,磁场空间分布不均匀性带来的二阶塞曼频移不确定度为3.4×10-19,由磁场随时间波动带来的二阶塞曼频移的不确定度为5.1×10-17.     

复杂载荷作用下圆柱壳的弹塑性动力屈曲研究

对复杂载荷作用下圆柱壳的弹塑性动力屈曲问题进行了研究。基于Hamilton变分原理导出圆柱壳的运动方程 ,本构关系采用增量理论 ,借助增量数值算法求解动力方程组。结果表明 ,均匀径向外压对圆柱壳的轴向冲击的过程或冲击性态有较大的影响 ,并讨论了径向压力与轴向冲击载荷的幅值对结构临界动力屈曲载荷和临界动力失效载荷的影响。     

有不连续材料层的组合板结构振动功率流研究

对工程中常用的发生质量和刚度突变或加有粘弹性阻尼材料的组合L形板结构进行了振动功率流研究．应用拉普拉斯变换和迁移矩阵方法得到了板的挠度表达式以及其它的物理量。分析了不连续材料的质量、刚度和自由阻尼层的特性对输入功率流和传递功率流的影响。所得结论为此类结构的优化设计及减振降噪提供了理论依据．