铷原子频标低噪声9次倍频链设计 被引量：2

1

作者 邱紫敬 祁峰 +2 位作者 明刚 钟达 梅刚华 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3046-3050,共5页

铷原子频标短期频率稳定度由物理系统和电路系统共同决定.微波链的相位噪声是电路系统影响铷频标短期频率稳定度的主要因素.本文分析了传统铷频标微波链的结构和工作原理,指出9次倍频器和调制器是微波链相噪的主要来源.为抑制微波链噪声... 铷原子频标短期频率稳定度由物理系统和电路系统共同决定.微波链的相位噪声是电路系统影响铷频标短期频率稳定度的主要因素.本文分析了传统铷频标微波链的结构和工作原理,指出9次倍频器和调制器是微波链相噪的主要来源.为抑制微波链噪声,采用肖特基二极管倍频和提高载波频率的调制方案,设计出一种低噪声9次倍频链.实验结果表明,该倍频链输出90MHz信号的相噪比传统方案降低了12dB以上,可将微波链噪声对铷频标1s频率稳定度的贡献控制在1.9E-13.将该倍频链应用于铷频标,测得铷频标短稳为3.53E-13(1s)、1.27E-13(10s)和3.97E-14(100s). 展开更多

关键词 铷原子频标 倍频 调制 相位噪声 频率稳定度

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Ba原子6s^2 ~1S-0-6s6p^3P_1跃迁Hanle效应实验研究

2

作者 余庚华 仲嘉琪 +1 位作者 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期257-264,共8页

Ba原子是光频标的候选者之一,对其进行有效的激光冷却与囚禁需要相关能级的寿命和跃迁几率的信息。Ba原子激发态6s6p^3P_1能级在激光冷却实验中很重要,通过Hanle效应实验测量了这一能级的寿命和自发辐射率,从理论和实验上研究了探测激... Ba原子是光频标的候选者之一,对其进行有效的激光冷却与囚禁需要相关能级的寿命和跃迁几率的信息。Ba原子激发态6s6p^3P_1能级在激光冷却实验中很重要,通过Hanle效应实验测量了这一能级的寿命和自发辐射率,从理论和实验上研究了探测激光有限线宽和光强对Ba原子基态6s^2 ~1S_0与激发态6s6p^3P_1之间跃迁(波长791 nm)Hanle效应荧光信号的影响。在考虑了激光线宽和光强因素后所得到的激发态6s6p3P1的能级寿命和自发辐射率与其他方法给出的结果符合很好。 展开更多

关键词 光谱学 能级寿命 Hanle效应 线宽 BA原子 原子频标

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CPT原子频标数字温控系统优化设计与实现 被引量：2

3

作者 邓威 张奕 +3 位作者 陈杰华 田原 吴红卫 顾思洪 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1889-1892,共4页

相干布局囚禁(Coherent Population Trapping,CPT)原子频标是一种功耗低、体积小、启动快的新型原子频标,温控系统是影响CPT原子频标稳定度指标的重要环节.本文介绍了通过优化设计实现CPT原子频标的高性能温控系统的方案.通过仪表放大... 相干布局囚禁(Coherent Population Trapping,CPT)原子频标是一种功耗低、体积小、启动快的新型原子频标,温控系统是影响CPT原子频标稳定度指标的重要环节.本文介绍了通过优化设计实现CPT原子频标的高性能温控系统的方案.通过仪表放大器的应用提高了前端温度采集电路的温度分辨能力;通过小波分析算法对温度信号进行降噪处理;通过Δ-Σ算法实现脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM),提高温控输出调节精度并减小谐波干扰.基于该方案实现了体积小、功耗低的温控电路,获得了较好的控温效果,改善了CPT原子频标频率稳定度指标. 展开更多

关键词 数字温控 小波分析去噪 Δ-Σ算法 脉冲宽度调制 原子频标

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基于星地双向时间比对数据的北斗三号铷原子钟在轨性能评估 被引量：3

4

作者 王鹏飞 王芳 +2 位作者 赵峰 安绍锋 梅刚华 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2021年第4期555-564,共10页

星载原子钟是导航卫星的核心设备,其性能直接决定卫星导航系统的授时和定位精度。铷原子钟以其体积小、重量轻、功耗低和可靠性高等特点,在北斗导航系统中大量使用。利用北斗系统星地双向卫星钟差数据对北斗三号卫星在轨铷原子钟性能进... 星载原子钟是导航卫星的核心设备,其性能直接决定卫星导航系统的授时和定位精度。铷原子钟以其体积小、重量轻、功耗低和可靠性高等特点,在北斗导航系统中大量使用。利用北斗系统星地双向卫星钟差数据对北斗三号卫星在轨铷原子钟性能进行了评估。首先对数据进行了钟差转频差和中位数去粗差处理,然后重点评估了铷原子钟的频率漂移率和频率稳定度。结果显示,北斗三号铷原子钟多为负漂移,频率漂移率优于2×10^(-13)d^(-1),且呈缓慢减小趋势,运行初期,每天变化量级为10^(-15),运行2 a后,天漂趋于平稳。计算得到铷原子钟的千秒稳定度、万秒稳定度和天稳定度分别为4×10^(-13),1×10^(-13)和3×10^(-14)左右,与地面实际测试结果差异较大,该结果受钟差传输过程中引入的噪声限制,未能反映铷原子钟的稳定度真实水平。 展开更多

关键词 北斗导航系统 星载铷原子钟 钟性能评估 漂移率 稳定度

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自注入锁定激光器的频率热调谐方法改进

5

作者 王宇欣 钟山 +4 位作者 梁伟 赵峰 詹志明 阎柏屹 康松柏 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1265-1271,共7页

为了提高自注入锁定激光器的频率连续可调谐范围,对法布里-珀罗(FP)微腔在频率热调谐过程中注入锁定相位的变化关系进行研究。在传统频率热调谐的基础上,对自注入锁定激光器频率和相位等参数特性进行研究,提出一种在频率热调谐时加入自... 为了提高自注入锁定激光器的频率连续可调谐范围,对法布里-珀罗(FP)微腔在频率热调谐过程中注入锁定相位的变化关系进行研究。在传统频率热调谐的基础上,对自注入锁定激光器频率和相位等参数特性进行研究,提出一种在频率热调谐时加入自注入锁定相位补偿和DFB芯片电流补偿的改进算法,并在一台基于FP微腔自注入锁定激光器上对此算法进行验证实验。这台激光器的波长为1550 nm,3 dB线宽为785 Hz,通过一对加热电阻对FP微腔进行频率热调谐。实验结果表明:激光器硬件部分未作任何修改的情况下,改进后的算法在激光器原有驱动控制电路的单片机程序中实现了6 GHz的频率连续调谐范围。该工作为自注入锁定激光器提供一种简单高效且稳定性好的频率调谐方案,具有较高的实用性和市场前景。 展开更多

关键词 激光器 频率调谐 自注入 窄线宽

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基于精密波长计的外腔半导体激光长期稳频系统 被引量：5

6

作者 李敏 张勇 +1 位作者 彭文翠 童昕 《量子电子学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期432-435,共4页

为抑制连续激光器的长期频率漂移,以精密波长计为参考频率标准,由计算机控制可实现连续激光无调制稳频。此方法从计算机获取波长计数据,利用数字比例积分微分(PID)计算出输出给激光器的反馈电压值,从而修正激光器腔长、实现激光器频率... 为抑制连续激光器的长期频率漂移,以精密波长计为参考频率标准,由计算机控制可实现连续激光无调制稳频。此方法从计算机获取波长计数据,利用数字比例积分微分(PID)计算出输出给激光器的反馈电压值,从而修正激光器腔长、实现激光器频率的锁定。此方法可用于目前商业激光器光谱范围内的任意波长,能在激光器频率可调节范围内任意频率点进行锁定。用此方法实现了对631 nm外腔半导体激光器的锁定,获得了1 h频率不确定度为7.4 MHz、长期频率漂移率为士1.1 MHz/h的稳定锁定。 展开更多

关键词 激光技术 频率稳定 计算机控制 长期漂移

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线型离子阱中不同缓冲气体对汞离子的冷却效果研究(英文) 被引量：1

7

作者 杨玉娜 柳浩 +3 位作者 何跃宏 陈义和 佘磊 李交美 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期129-134,共6页

缓冲气体冷却是将离子阱中的离子云冷却的最有效和实用的方法,缓冲气体的种类和数量是汞离子微波频标实验的关键技术。通过在马修方程中引入阻力项的方法,研究了线型离子阱中氦气、氖气、氩气对囚禁的汞离子的冷却效果,结果表明在氩气... 缓冲气体冷却是将离子阱中的离子云冷却的最有效和实用的方法,缓冲气体的种类和数量是汞离子微波频标实验的关键技术。通过在马修方程中引入阻力项的方法,研究了线型离子阱中氦气、氖气、氩气对囚禁的汞离子的冷却效果,结果表明在氩气中汞离子运动的衰减时间最短。研究了为使钟跃迁(40.5 GHz)的频率移动最小,所需氦气的压强为10^(-5)Torr,氖气的压强为2.4×10^(-5)Torr。考虑到缓冲气体对汞离子的冷却效率和对气体压强的敏感性,氖气要比氦气、氩气更适合作缓冲气体。 展开更多

关键词 缓冲气体 冷却效果 汞离子 离子阱 线型 气体压强 气体冷却 衰减时间

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基于^(199)Hg^+离子囚禁的四极线型离子阱径向囚禁势的研究（英文） 被引量：1

8

作者 汪漫 柳浩 +3 位作者 陈义和 佘磊 颜碧波 李交美 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期28-33,共6页

在汞离子(^(199)Hg^+)微波频标中,通过四极线型离子阱囚禁汞离子(^(199)Hg^+)获得超精细跃迁光谱。汞离子的囚禁与频标稳定度紧密相关。在满足Mathieu方程稳定性条件的情况下,研究了该频标径向囚禁势对阱中囚禁汞离子(^(199)Hg^+)数的... 在汞离子(^(199)Hg^+)微波频标中,通过四极线型离子阱囚禁汞离子(^(199)Hg^+)获得超精细跃迁光谱。汞离子的囚禁与频标稳定度紧密相关。在满足Mathieu方程稳定性条件的情况下,研究了该频标径向囚禁势对阱中囚禁汞离子(^(199)Hg^+)数的影响。经扫频,其影响表现在荧光强度、谱线宽度和中心频率三个方面的变化上.随着径向囚禁势的增加,荧光的强度增大,谱线宽变窄,中心频率向左偏移.由此,设计了小型化射频源,以确保离子的稳定囚禁。经测试,小型化射频源幅度的标准差稳定度为0.51 V。其体积仅0.1 L,功耗约3.5 W,能满足小型化汞离子微波频标制备要求。 展开更多

关键词 量子光学 囚禁汞离子 四极线型离子阱 小型化

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用于钙离子光频标的高性能脉冲时序产生方法 被引量：1

9

作者 邵虎 黄垚 +2 位作者 谢艺 管桦(指导) 高克林 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期668-672,共5页

在钙离子光频标实验研究中,为了保证钟跃迁谱线的测量精度和光频标的锁定精度,方便自动控制实验进程,研究了基于LabVIEW的数字波形法结合数据采集卡产生多通道脉冲信号的方法。该方法采用多路数字信号序列同步输出的方法,由板卡的板载... 在钙离子光频标实验研究中,为了保证钟跃迁谱线的测量精度和光频标的锁定精度,方便自动控制实验进程,研究了基于LabVIEW的数字波形法结合数据采集卡产生多通道脉冲信号的方法。该方法采用多路数字信号序列同步输出的方法,由板卡的板载硬件时钟源作为定时器,通过编程从计数器/定时器输出频率连续的矩形脉冲输入到采集卡作为控制各路数字波形输出的同步时钟,数字信号输出过程的数字通道样本输出率可达1 MHz,脉冲宽度的精度可稳定达到1μs,上升延迟小于50 ns,而且多路脉冲都以同一个计时起点开始,因此具有很好的分辨率、同步性和稳定性。 展开更多

关键词 激光技术 多通道脉冲时序 LABVIEW 板卡时钟 高性能 自动控制

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光纤耦合中的偏振匹配优化 被引量：1

10

作者 宋红芳 曾孟彦 +2 位作者 黄垚 管桦 高克林 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期374-378,共5页

单模保偏光纤因其优良的保偏特性而被广泛应用。在冷原子精密测量领域,光路搭建过程中用光纤引导激光到不同的实验平台以实现激光功率的合理分配,光纤入射端光偏振匹配不好会导致输出光功率发生严重抖动。以397 nm激光为例介绍了如何使... 单模保偏光纤因其优良的保偏特性而被广泛应用。在冷原子精密测量领域,光路搭建过程中用光纤引导激光到不同的实验平台以实现激光功率的合理分配,光纤入射端光偏振匹配不好会导致输出光功率发生严重抖动。以397 nm激光为例介绍了如何使空间传输的线偏振激光的偏振方向与保偏光纤的双折射轴匹配。在光纤输出端放置一个偏振器,通过旋转偏振器可将光纤输出光的功率抖动控制在5%左右。 展开更多

关键词 纤维与波导光学 单模保偏光纤 偏振匹配 功率稳定 偏振器

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分段线形离子阱中离子的囚禁及微运动补偿 被引量：1

11

作者 潘勇 李海霞 +1 位作者 何胜国 童昕 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期424-431,共8页

设计了一套用于分段线形离子阱囚禁离子及微运动补偿的射频-静电耦合电源电路,实现了钙离子在离子阱中的囚禁.通过CCD相机观察离子发出的荧光确定离子晶体位置。利用离子阱中12段极杆上静态电压的独立控制实现了离子晶体在三维空间中的... 设计了一套用于分段线形离子阱囚禁离子及微运动补偿的射频-静电耦合电源电路,实现了钙离子在离子阱中的囚禁.通过CCD相机观察离子发出的荧光确定离子晶体位置。利用离子阱中12段极杆上静态电压的独立控制实现了离子晶体在三维空间中的精密控制,减小了射频调制的微运动。此离子囚禁系统可进一步确定离子晶体的物理性质,如离子的宏运动频率、离子晶体的温度分布等,并实现多组份离子晶体的囚禁。 展开更多

关键词 原子光学 线形离子阱 微运动补偿 射频电源 程控直流电源

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相变温度以上超冷玻色气体的一阶空间相干性

12

作者 孙超 王兵 +1 位作者 朱强 熊德智 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期456-461,共6页

利用一维光学驻波场产生的相位光栅对静磁阱中相变温度以上超冷原子气体的一阶相干性质进行研究。理论计算了热原子的干涉图样,实验获得了相变温度以上超冷原子气体的干涉图样。通过比较理论和实验原子气体干涉图样的对比度发现:当超冷... 利用一维光学驻波场产生的相位光栅对静磁阱中相变温度以上超冷原子气体的一阶相干性质进行研究。理论计算了热原子的干涉图样,实验获得了相变温度以上超冷原子气体的干涉图样。通过比较理论和实验原子气体干涉图样的对比度发现:当超冷原子气体温度非常接近相变温度时,原子气体的相干性明显好于热原子的相干性;随着温度的升高,原子气体的相干性逐渐减弱,最终与热原子的相干性完全相同。 展开更多

关键词 量子光学 一阶空间相干性 对比度 相变温度

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汞离子频标数据采集系统的小型化设计

13

作者 汪漫 陈义和 +4 位作者 柳浩 何跃宏 杨智慧 佘磊 李交美 《计量学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期653-656,共4页

为实现汞离子微波频标电子伺服系统的小型化，设计了一种基于FPGA的汞离子频标数据采集系统。采用宽带、高速、低功耗的微芯片电路模块对离子跃迁谱线的微弱荧光信号进行放大、整形、降噪处理；利用FPGA高速光子计数法对信号进行采集。... 为实现汞离子微波频标电子伺服系统的小型化，设计了一种基于FPGA的汞离子频标数据采集系统。采用宽带、高速、低功耗的微芯片电路模块对离子跃迁谱线的微弱荧光信号进行放大、整形、降噪处理；利用FPGA高速光子计数法对信号进行采集。取代了传统的计算机软件LABVIEW与商用仪器结合的数据采集系统，实现了对离子微波频标物理系统中微弱荧光信号的有效采集。 展开更多

关键词 计量学 微波频标 数据采集 FPGA

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锁定参数与光钟稳定度关系的研究 被引量：1

14

作者 张宝林 马子晓 +2 位作者 黄垚 管桦 高克林 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期694-699,共6页

从量子力学原理出发,结合光钟的锁定算法,分析了光钟输出频率噪声的产生机制;并以钙离子光钟为例,用蒙特卡洛方法在计算机上模拟了光钟运行,获得光钟的稳定度,且在同样参数下,与实验测得的稳定度进行了比较,结果表明两者具有较好的一致... 从量子力学原理出发,结合光钟的锁定算法,分析了光钟输出频率噪声的产生机制;并以钙离子光钟为例,用蒙特卡洛方法在计算机上模拟了光钟运行,获得光钟的稳定度,且在同样参数下,与实验测得的稳定度进行了比较,结果表明两者具有较好的一致性。同时,通过修改光钟运行中的参数,研究了反馈周期内每个频率点探测离子次数N、增益系数g及激光的线性漂移对光钟稳定度的影响。结果表明光钟的秒稳对每个反馈周期内探测离子的次数N不敏感;且在g>0.45时,稳定度开始变差;此外,相对于钟激光的线性漂移,量子投影噪声对稳定度起主导作用。本研究提出的模拟光钟运行的方法能方便地应用到其他离子与原子光钟上,可对不同实验参数下光钟的稳定度进行评估。 展开更多

关键词 量子光学 稳定度 蒙特卡洛方法 光频比对

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