698nm窄线宽激光器研究进展

窄线宽激光器在铯原子喷泉钟、光钟以及时间频率传递等方面有着重要的作用。主要介绍中国科学院国家授时中心开展的工作波长为698 nm窄线宽激光器的研究进展。实验中采用两级稳频方法将激光锁到初稳腔和高稳腔。通过第一级稳频,激光线宽为1.1 kHz;目前已初步实现了第二级稳频。通过逐渐优化第二级稳频,可以实现Hz量级线宽激光。     

基于FPGA的空间太阳磁像仪自校正稳像系统研制

太阳磁像仪是开展太阳磁场观测研究的核心仪器,其中的稳像系统是空间太阳磁像仪的关键技术之一,针对深空探测卫星系统对载荷重量、尺寸限制严苛的要求,设计了基于图像自校正方法的稳像观测系统.介绍了一套基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)和数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP),通过基于自相关算法的高精度稳像方法设计,并结合精确偏振调制、准确交替采样控制等系统软硬件设计,克服由于卫星平台抖动、指向误差等因素造成的图像模糊,实现实时相关、校正、深积分的稳像观测系统.针对像素尺寸为1 K×1 K、帧频为20 fps的CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)探测器,实现了1像元以内的实时稳像观测精度.在完成实验室测试后, 2021年6月18日在国家天文台怀柔太阳观测基地35 cm太阳磁场望远镜上开展了实测验证,结果表明该系统能够有效地完成太阳磁像仪自校正稳像观测,获得了更高分辨率的太阳磁场数据.稳像系统的成功研制不仅可以为深空太阳磁像仪的研制提供轻量化、高...     

铷频标物理部分的改进与长期稳定度的测量

为了提高铷频标长稳，消除老化漂移，我们用不同同位素的特殊比例、几种不同缓冲气体的特殊比例、化学性能稳定的特殊玻璃来充制铷吸收泡．通过较长时问的观测，改进后的铷频标长稳和短稳兼而优之，物理部分温度系数指标提高一个数量级，基本消除了了铷频标的老化漂移．     

对等温、有磁薄吸积盘脉动不稳定性的多因素影响

本文从磁流体动力学方程组出发，用微扰法得出等温有磁薄吸积盘径向脉动不稳定性的色散方程，详细讨论了磁场、径向粘滞力和因果性修正的α型粘滞对吸积盘不稳定性的影响．我们的结论是：磁场是一种在全盘区域起作用的非稳因素，它能影响粘滞模式的不稳定性和两种声波模式（O－mode和Ⅰ－mode）的增长率．径向粘滞力是一种在全盘区域起作用的致稳因素，它主要影响两种声波模式的不稳定性．α型粘滞的因果性修正主要在盘内区起作用，它对吸积盘的不稳定性影响较为复杂：对粘滞模式和无磁盘的Ⅰ-mode，它表现为致稳因素，而对O－mode和有磁盘的两种声波模式，则表现为非稳因素．     

准稳恒态宇宙学简介

准稳恒态宇宙学简介辛酉国际知名天文学家伯比奇（Ｇ．Ｂａｒｂｉｄｏｅ）、纳里卡（Ｊ．Ｖ．Ｎａ，ｌｉｋａ，）及霍伊尔（Ｆ．Ｈｏｙｌｅ）在１９９３年６月２０日出版的Ａ８ｔｒＯ刀刀刃ＭＪｏｎ，ｎｄ上发表了他们的准稳恒态宇宙学（ｔｗａｉ－ＳｔｅａｄｙＳｔａｔｅ...     

基于LabwindowsCVI的外腔半导体激光器数字稳频系统设计

为抑制外腔半导体激光器频率漂移,提高频率稳定性,提出一种数字稳频方法。该方法采用数据采集卡,基于LabwindowsCVI语言实现数字锁相放大模块获得稳频误差信号,通过此信号控制压电陶瓷电压,将852 nm外腔半导体激光器的频率锁在铯原子谱线上,实现20 s频率稳定度8.7×10-11。该数字稳频方法降低了人力成本,易升级和修改,具有移植性好和用户界面友好等优点。     

基于光纤麦克尔逊干涉仪的激光稳频研究1

光纤不等臂干涉仪是光纤稳频式激光器的重要部分,它使激光频率的波动反映为干涉仪输出的相位扰动,从而利用干涉仪作为参考可以对激光的频率噪声进行抑制。通过对实验中采用的麦克尔逊光纤干涉仪进行研究,经过理论推导和实验测量,结果表明：采用光纤不等臂干涉仪的方法对激光进行稳频,可以使激光低频处的频率噪声得到较大的抑制,并且激光稳频过程中反馈环路的控制带宽主要受限于光纤不等臂干涉仪的时间延迟之差。     

氢脉泽接收机的特点

众所周知,氢脉泽接收机是一个窄带锁相跟踪系统。其环路噪声带宽一般只有100Hz 左右。所以,氢钟的长稳主要取决于脉泽本身的稳定度,而短稳则取决于电子线路部分的噪声水平。电路噪声主要来自接收机(包括锁相晶振),频率综合器和电源系统。其中接收机的噪声占了更大的比重。本文仅从工程角度出发,从降低噪声以提高短稳着眼,讨论氢脉泽接收机的特点,总体考虑及某些部件选择的特殊性。     

地面稳相频标传输系统设计和测试

设计了一款1.5 GHz的稳相频标传输装置,具有实时和事后补偿能力,并且兼容了同轴电缆和光纤两种传输介质.对装置的稳相原理和性能进行了分析和评估,然后对同轴电缆稳相系统的性能进行了测试.结果表明,基于目前的测试环境,与未稳相时相比,实时补偿模式可以改善相位变化112倍以上,积分时间长于7 s时,频率稳定度明显提升,长于60s的频率稳定度有1个数量级的改善;事后补偿模式可以改善40倍相位波动,积分时间长于2.5 s频率稳定度明显提升,长于40 s的频率稳定度有1个数量级的改善.对于更长时间积分的频率稳定度,实时和事后补偿模式均可以改善1.5个数量级以上,装置能有效抑制因传输介质的温度系数等因素导致的缓慢伸缩效应.     

基于DMD的时变目标模拟研究

在太阳望远镜的相关跟踪稳像系统的实验室研制阶段,需要能反映真实时变特性的面源目标。动态目标模拟装置应兼具高刷新率和高成像质量的特点。目前,国内外使用的目标模拟器的帧频普遍较低,有的在高速显示时会出现亮度闪烁现象,不适于本系统的应用。使用数字微镜阵列(Digital Micromirror Device, DMD)作为相关跟踪稳像系统的显示器件进行实验,以图像序列的相关系数值为衡量动态目标演化特性的指标,研究了不同目标图像、灰度级、帧频等因素对模拟效果的影响。实验结果表明,对目标时变特性的模拟效果与观测站进行太阳观测的实际情况吻合,使用数字微镜器件提供动态模拟目标能够满足稳像系统的开发需求。     

AIMS太阳望远镜中像旋对稳像精度的影响分析

针对用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统(Accurate Infrared Magnetic field measurements of the Sun, AIMS)太阳望远镜地平式机架在跟踪目标时像场旋转的现象,研究了像场旋转对稳像系统校正精度的影响。首先理论分析了互相关因子算法和绝对差分算法在不同湍流强度及不同探测窗口大小时由像场旋转引起的计算误差。随后在光学分析软件ASAP(Advanced Systems Analysis Program)中建立了包含装配误差的望远镜系统动态光学模型,统计了折轴系统装配误差在望远镜实时跟踪太阳运动时引起的像场平移及旋转。其中,图像在半小时内的最大平移约为0.3 mm,最大像旋约为200″。结果表明,在现有的误差分配情况下,装配误差引起的像旋对稳像精度的影响很小,而为了获得较高的稳像精度,互相关因子算法是首选的稳像算法,且在硬件处理速度允许的情况下,应该选择128×128像素的探测窗口。     

基于边缘探测器的FMG稳像探测研究

全日面矢量磁像仪(Full-disk vector Magnetograph, FMG)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)卫星的主要载荷之一,为确保其可获得高空间分辨率的全日面太阳矢量磁场图, FMG配备了一套高精度稳像控制系统.FMG稳像系统采用边缘探测器对太阳入射倾斜偏差进行测量.基于FMG望远镜的太阳像仿真数据分析边缘探测器在太阳像能量分布下的输出特性以及太阳像尺寸与边缘探测器量程和灵敏度的关系.最后,在实验室搭建了一套验证系统对FMG稳像系统边缘探测器进行了相关性能验证实验.实验结果与理论分析一致,太阳像尺寸越大,边缘探测器量程越大,边缘探测器灵敏度越低.     

磁通量片的Helmholtz不稳定性

本文分析了被等离子体约束由两个间断面组成的有限厚度磁通量片的Helmholtz不稳定性,导出了不稳定条件,若片的厚度趋于无穷则此条件与一个间断面时相同。还给出了两个间断面的色散关系。结果表明,两个间断面时的磁致稳作用比一个间断面时有所减弱,而约束等离子体的致稳作用相对增强,但两种情况具有相同量级的不稳定增长率。     

参考腔模式匹配及其在激光稳频中的应用

窄线宽激光器是光钟的核心部件,也是原子光精密测量的关键仪器。利用参考腔的功率反射率和功率透射率与损耗的关系给出了窄线宽激光器系统稳频中腔镜损耗的理论表达式。对腔镜的实际反射率与损耗进行了实验测量和计算。实验结果表明,优化模式匹配效率,可以进一步减小腔镜损耗。更重要的是,腔镜损耗的优化有助于提高稳频的锁定质量。     

氢钟守时应用

通过对氢钟时差测量数据的二次差分,获得频率漂移的准确量值后对氢钟时差测量数据进行修正,经过频率漂移修正后的氢钟数据在保持其良好短稳特性的基础上长稳性能得到了较大提升,达到或超过性能中上的高性能管的商品铯钟5071A的常稳指标,这种处理方法能提高守时氢钟对时间实验室所保持的时间尺度的贡献。     

弱磁化等温薄吸积盘的轴对称脉动不稳定性

本在不考虑粘滞律的条件下，较详细地讨论了弱磁化等温薄吸积盘的轴对称脉动不稳定性，结果表明，对轴对称扰动，盘内存在４种轴对称振荡模式，仅当Ｂｚ和Ｂψ同时存在时磁场才能影响这些振荡模式的不稳定性。Ｂｚ和Ｂψ对其中２种角频率较高的振荡模式表现为非稳因素，而对其中２种角频率较低的振荡模式表现为致稳因素。     

对等温,有磁薄吸积盘脉动不稳定性的多因素影响

本从磁流体动力学方程组出发，用微扰法得出等温有磁薄吸积盘径向脉动不稳定性的色散方程，详细讨论了磁场、径向粘滞力和因果性修正的α型粘滞对吸积盘不稳定性的影响。我们的结论是：磁场是一种在全盘区域起作用的非稳因素，它能影响粘滞模式的不稳定性和两种声波模式的增长率。径向粘滞力是一种在全盘区域起作致稳因素，它主要影响两种声波模式的不稳定性。α型粘滞的因果性修正主要在盘内区起作用，它对吸积盘的不稳定性影响较     

利用南山数据对PSR B0329+54的长时标轮廓稳定性的研究

利用新疆天文台25 m射电望远镜2003—2009年对PSR B0329+54长达453 h的观测数据,研究了这颗源在1540 MHz上正常模式和反常模式的轮廓稳定性时标.通过不同时间的积分脉冲轮廓与参考轮廓交叉相关系数分析,发现随积分时间的增加,两种模式的轮廓先是以较快的速度趋于稳定,在积分时间增加到约(4±1) min时,轮廓趋稳速率放缓,当积分时间达到(140±60) min (正常模式)或达到(65±15) min (反常模式)时,轮廓趋稳速度再次变快.相关系数的结果显示两种模式的轮廓在绝大多数积分时标上都不是完全随机的涨落.如果以发生轮廓趋稳速率从快到慢转变所需的积分时间作为轮廓稳定时标的判据,两种模式的稳定时标均大约为5 min.轮廓中不同成分强度比例的涨落随积分时间的变化关系各不相同,由此可以推断3个成分强度涨落性质有差异.造成轮廓趋稳行为在不同时标上有明显差异的原因有观测噪声和星际闪烁等.     

弱磁化等温薄吸积盘的轴对称脉动不稳定性

本文在不考虑粘滞律的条件下，较详细地讨论了弱磁化等温薄吸积盘的轴对称脉动不稳定性．结果表明，对轴对称扰动，盘内存在４种轴对称振荡模式．仅当Ｂｚ和Ｂφ同时存在时磁场才能影响这些振荡模式的不稳定性．Ｂｚ和Ｂφ对其中２种角频率较高的振荡模式（对应于ωＩ）表现为非稳因素，而对其中２种角频率较低的振荡模式（对应于ωＩ）表现为致稳因素．     

含粘滞性弱磁化吸积盘的轴对称脉动不稳定性

本文讨论了一种含扩散型粘滞的弱磁化等温吸积盘模型，在此模型中研究了扩散型粘滞、垂向磁场Bz和环向磁场B对轴对称脉动不稳定性的影响．结果表明，对于轴对称扰动，一般情况下盘内存在四种轴对称振荡模式．其中二种模式是脉动不稳定的，粘滞和磁场对它们表现为非稳因素；而另外二种模式是稳定的，粘滞和磁场对它们表现为致稳因素．此外我们还注意到，Bz和B主要影响近轴向的脉动不稳定性，扩散型弱粘滞主要影响径向脉动不稳定性．