一种超小型汽泡铷原子频标

为满足对小型化铷原子频标的需求,设计了一种超小型汽泡铷原子频率标准。介绍了该超小型汽泡铷原子频标的设计。通过全新设计的小型光谱灯和集成腔泡系统,配合优化设计的电路部分,成功地将整机体积减小至140 cm3,重量仅为250 g,稳态功耗7 W。测试结果表明其短期稳定度优于1.5×10-11/τ(1 s≤τ≤100 s)。     

铷原子频标微波高次倍频器的分析与设计

设计了一种采用阶跃恢复二极管来实现的、用于被动型铷原子频标的微波高次倍频器。调试结果表明:该倍频器的输入信号频率为90MHz;倍频次数为76;输出信号频率为6 840MHz;输出功率为-18.2dBm;对邻近谐波抑制度为28.75dB。该倍频器接入铷原子频标后,能实现闭环锁定,符合小型化铷原子频标的要求。     

一种铷原子频标射频倍频单元的实现

讨论了射频倍频单元对汽泡型铷原子频标频率稳定度的影响,介绍了一种我们新研制的用于小型汽泡型铷原子频标的数字锁相倍频电路。将该数字锁相倍频电路接入铷原子频标系统后,闭环测得该频标系统的稳定度为σy（r=1s）≤3×10^-11,达到商用小型铷原子频标性能指标,而该倍频电路板的面积仅为原倍频电路板面积的1／2,功耗仅为原倍频电路的1／3。     

一种锁相环调频方法在铷原子频标中的应用

为了进一步实现铷原子频标小型化,分析了几种典型的锁相环调频电路及其特点,设计了一种锁相环二进制移频键控2FSK(binary frequency shift keying)调频方案,给出了调频信号的频谱测试结果。该调频方案已成功地应用在小型化数字式铷原子频标中,能够满足小型化铷原子频标的要求。     

被动式铷原子频标近十余年来发展概况

本文综述了近１０多年来被动式铷原子频标的发展概况．     

一种汽泡型铷原子频标伺服电路中的相位稳定性问题

着重讨论了汽泡型铷原子频标伺服电路中T型选频电路和RC移相电路的相位稳定性,分析了它们的附加相移波动影响整机频率稳定度的机理。为改进原子频标的性能,提出了一种用现场可编程门阵列(FPGA)实现对同步检测参考信号进行数字移相的技术。该基于FPGA的伺服电路的温度附加不稳定度为1×10-12/℃。     

钟房时频服务自动化工作系统

钟房时频服务自动化工作系统已建立并投入运行。该系统具有守时、时间测量、数据处理和自动校正铷频标的能力。运行表明,该系统使XSR铷钟守时精度提高了一个数量级,其输出频率相对BPL时频标准台的频偏保持在2×10~(-12)以内。全文介绍了系统的构成及主要性能。     

从CPT原子钟到光钟

简要介绍了新型CPT（Coherent population trapping，相干布局囚禁）原子频标及光频标的基本原理和研究进展。被动型CPT铷原子钟物理部分的目前体积可控制在100cm^3以内，功耗1W左右，其稳定度为4×10^-11τ^-1/2（τ为测量取样的时间间隔）。CPT原理的铯原子频标的物理部分体积减小到1cm^3，功率减小到30mW，稳定度为6×10^-10τ^-1/2，成为当今体积最小、功耗最低的原子钟。随着飞秒激光梳状发生器技术的发展，已将传统的谐波光频链的体积从几间实验室缩小到1．2×1．0m^2的光学平台上，它与光频测量技术的结合，使微波频标与光频标联系起来，建立了光钟，它的稳定性可以从现在的10^-16的水平提高到10^-18乃至10^-22水平，成为当前最精密的时间计量仪器。     

以原子喷泉为基础的新型铯原子钟的研究进展

原子频标的准确度是计量的基础,目前最好的频标是铯束频标。由于腔相移等因素的制约,进一步提高铯频标的准确度遇到了困难。近年来国际上已开始研究一种新型频率基准——铯原子喷泉频标,它克服了传统的铯束频标中的腔相移问题,准确度已达到10~(-15),稳定度可达     

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．     

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。     

被动型原子频率标准体系内优势组合的研究

提出了被动型原子频率标准体系内优势组合的建议.扼要地介绍了以汽泡型铷原子频率标准为背景的体系内优势组合的研究情况及其初步结果.     

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。     

Tidal locking of habitable exoplanets

Potentially habitable planets can orbit close enough to their host star that the differential gravity across their diameters can produce an elongated shape. Frictional forces inside the planet prevent the bulges from aligning perfectly with the host star and result in torques that alter the planet’s rotational angular momentum. Eventually the tidal torques fix the rotation rate at a specific frequency, a process called tidal locking. Tidally locked planets on circular orbits will rotate synchronously, but those on eccentric orbits will either librate or rotate super-synchronously. Although these features of tidal theory are well known, a systematic survey of the rotational evolution of potentially habitable exoplanets using classic equilibrium tide theories has not been undertaken. I calculate how habitable planets evolve under two commonly used models and find, for example, that one model predicts that the Earth’s rotation rate would have synchronized after 4.5 Gyr if its initial rotation period was 3 days, it had no satellites, and it always maintained the modern Earth’s tidal properties. Lower mass stellar hosts will induce stronger tidal effects on potentially habitable planets, and tidal locking is possible for most planets in the habitable zones of GKM dwarf stars. For fast-rotating planets, both models predict eccentricity growth and that circularization can only occur once the rotational frequency is similar to the orbital frequency. The orbits of potentially habitable planets of very late M dwarfs ( Open image in new window ) are very likely to be circularized within 1 Gyr, and hence, those planets will be synchronous rotators. Proxima b is almost assuredly tidally locked, but its orbit may not have circularized yet, so the planet could be rotating super-synchronously today. The evolution of the isolated and potentially habitable Kepler planet candidates is computed and about half could be tidally locked. Finally, projected TESS planets are simulated over a wide range of assumptions, and the vast majority of potentially habitable cases are found to tidally lock within 1 Gyr. These results suggest that the process of tidal locking is a major factor in the evolution of most of the potentially habitable exoplanets to be discovered in the near future.     

Heterodyne spectroscopy of the 158 micron C II line in M42

We have obtained velocity-resolved spectra of the 12C II 157.8 microns 2P3/2-2P1/2 fine structure line in the M42 region of Orion. Observations at 0.8 km s-1 resolution with a laser heterodyne spectrometer show multiple velocity components in some locations, with typical linewidths of 3-5 km s-1. Spectra of theta 1C and BN-KL also show weak emission from the F = 2-1 hyperfine component of the equivalent 13C II line. From the observed 12C II/13C II line intensity ratios, we deduce that the 12C II emission is optically thick with tau approximately 5 at both positions. Excitation temperatures of 128 K and 90 K, together with column densities of approximately 1 x 10(19) cm-2 and approximately 4 x 10(18) cm-2, are derived for theta 1C and BN-KL, respectively.     

钙原子束光学Ramsey实验的初步工作

报告了实现钙原子光频标的前期工作—钙原子束的光学Ramsey谱线研究的初步工作,介绍了实验的系统方案、真空和激光器部分的设计以及部分已完成的工作。在得到光学Ramsey线形后,如果把激光器锁定在谱线上,就可以得到一个高精度的光学频率标准。     

铯原子喷泉频标的相对论频移

详细分析了铯原子喷泉频标的相对论频移机制,其中包括频标内部的二级多普勒频移和重力频移,以及与频标位置有关的重力领移。导出了频移的计算公式,估算了频移的大小并讨论了它们对铯原子喷泉频标准确度的影响。