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。     

657nm外腔半导体激光器的实现

对一种Littman-Metcalf外腔结构半导体激光器的实现过程作了报道.利用这种结构的光反馈特性,使原来自由运转时波长在660nm附近的半导体激光器在常温下能够调节到657nm附近,并且把激光线宽从原来的30MHz压窄到100kHz左右,连续调节范围大约为10GHz.这种窄线宽的激光器将用在钙原子Ramsey光谱的实验中.     

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。     

利用窄线宽激光测量锶原子束速率分布

利用多普勒频移效应,通过线宽2MHz窄线宽激光与锶原子束在大角度作用下的荧光信号分析,测量了锶原子束速率分布。比较和分析表明,理论结果与实验结果符合较好。     

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。     

Sr原子电磁感应透明效应相关理论研究

从理论上研究了Sr原子系统中电磁感应透明（EIT）效应及其伴随的Kerr非线性效应。计算表明,将一级冷却得到的Sr冷原子粘团作为光场与原子相互作用的EIT介质,用较弱的耦合光可以得到一个非常窄的EIT窗口和较强的Kerr非线性效应。该研究结果为实现689nm激光器的线宽压窄及应用EIT效应进行。Sr玻色子冷原子光钟研究提供了理论参考。     

基于液晶相位可变延迟器频率调谐外腔半导体激光器

利用液晶相位可变延迟器慢轴折射率随外加电压变化的特性,研制了一台用液晶进行频率调谐的分布反馈(DFB,distributed feedback)外腔半导体激光器。液晶DFB外腔激光器输出激光线宽为475 kHz,液晶电压变化1.6 V(0.5～2.1 V)时,激光频率变化为7 GHz,覆盖了Cs原子D2线的全部饱和吸收谱线。在实现外腔半导体激光器方法中,应用液晶调相较应用压电陶瓷(PZT)改变腔长,其具有调谐电压低,回程误差小,并可以消除机械稳定性差等特点。     

利用模式滤波器产生4.77 GHz重复频率飞秒脉冲激光的实验研究

在自制掺铒光纤飞秒锁模激光器的基础上,通过将自由光谱宽度为4.77 GHz的法布里-珀罗腔(F-P腔)模式滤波器的谐振频率点锁定到飞秒激光的一组模式上,实验实现了4.77 GHz高重频飞秒脉冲激光的产生。该实验采用Tilt-Lock方法实现了F-P腔锁定,并获得0.246 mW的模式滤波输出,重复频率与原有飞秒脉冲激光相比提升23倍。     

激光参量对CPT铷原子钟稳定度影响的数值分析

为具体分析激光参量对相干布居囚禁(CPT)原子钟的稳定度性能的影响,在(-型三能级原子系统模型的基础上,采用半经典密度矩阵方法,数值模拟计算了不同激光参量对CPT铷原子钟共振谱线信号的影响,并给出了比较分析.结果显示:两束激光强度的不对称对CPT钟信号强度的影响很大,而激光频率失谐对CPT钟信号影响较小;此外,当激光强度不对称与频率失谐同时存在时,荧光信号谱出现不对称,微波辐射信号发生频移.     

长期连续工作的光抽运铯束频标激光系统

长期连续工作的轻便激光系统是实现实用的光抽运铯束频标的关键。本文作者研制的半导体激光系统采用了单片机数字辅助锁定和计算机控制技术成功地实现了激光频率的自动锁定和长期连续工作。两套激光系统分别工作在抽运跃迁频率和检测跃迁频率上,与小型密封铯束管及频标电路共同组装成一台光抽运铯束频标。这台频标已经正常连续工作了两年多。技术指标达到原HP5061小铯钟的水平。据知,这是我国第一台能够长期连续工作的光抽运小铯钟,也是世界上第一台连续工作两年多的光抽运小铯钟。     

DFB半导体激光抽运铷原子频标

在传统铷原子频标的基础上,利用一台780 nm的DFB半导体激光器代替铷光谱灯作为抽运光源,将激光的频率锁定在87Rb原子的循环跃迁线(52S1/2,F=2→52P3/2,F=3)上,实现了微波铷原子频标的闭环锁定,初步获得的短期稳定度指标为3.7×10-12τ-1/2(1~100 s)。     

低漂移外腔半导体激光器驱动电路的设计

针对自制的852nm外腔半导体激光器,设计了一套低漂移的外腔半导体激光器驱动电路。通过恒温控制模块控制激光二极管的温度,高稳恒流源驱动激光二极管,外腔温控电路用于外腔的温度控制,高压恒压源控制外腔中压电陶瓷的长度。阐述了各部分电路的工作原理,并为降低激光器的频率漂移对电路做了优化。测试结果显示,1h内激光器频率漂移降为15MHz。     

铯原子喷泉钟低噪声频率综合器的研制

铯原子喷泉钟是现今的时间频率的基准,其中的频率综合器性能直接影响喷泉钟的稳定度性能.介绍了铯原子喷泉钟的低噪声频率综合器的设计和实现.对该频率综合器的测试表明,输出的9.2 GHz频率信号的相位噪声为-82 dB[Rad2/Hz]@offset1 Hz,满足设计要求.     

一种铷原子钟双钟热备相位无扰切换系统的设计

为了满足时间统一系统中主钟与备份钟的时间、频率信号在切换时的连续性要求,提出并实现了一种铷原子钟双钟热备相位无扰切换系统的技术方案,阐述了双钟间频率与相位同步和信号无扰切换的方案原理,给出了系统组成与主要控制程序的框图及测试结果。采用本方案可使主钟与备份钟输出信号的时差小于±0．55ns,并实现了信号的无扰切换,满足了工程应用的要求。     

一种时间尺度算法的稳定度分析

介绍了国际权度局时间频率分部的ALGOS原子时算法的原理，并提出了建立在小波分解基础上的一种新的时间尺度算法，它可以提取原子钟在不同频率范围内的不同稳定度，实验结果表明：根据此算法建立的小波分解原子时稳定度优于一般的算法。     

SOHM型氢钟在国家授时中心的运行情况分析

上海天文台研制的型号为SOHM-3和SOHM-4的3台氢原子钟在中国科学院国家授时中心(NTSC)已经运行了一年多时间。收集了每个氢原子钟与NTSC主钟的时间比对数据。数据的分析结果给出了这几台氢钟在不同采样间隔上的频率稳定度,也显示出1台氢钟明显的相位跳变,讨论了这种相位跳变的原因。比较了这3台氢钟和从美国进口的Symmetricom公司制造的氢钟的频率稳定度的温度变化效应,指出了上海天文台研究制的氢钟存在的主要问题。