振动与PO1型铷钟频率变化的实验

本文给出了振动影响国产PO1型铷钟频率变化的实验结果。大量的测量数据表明,当振动的加速度、速度,位移达到一定值时,随着振源频率增加,铷钟的频率变化也增大,当达到某一频率值时,该铷钟的频率变化达9.2×10~(-10),与在实验室条件下工作的铷钟比较,几乎变化了两个数量级。通过实验,为设计一个POl型踟钟的防振装置和改进铷钟的结构找到了依据。     

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。     

铷钟光谱灯老化的实验研究和寿命评估

铷光谱灯(铷灯)是汽泡式铷原子钟的关键部件。铷灯内金属铷的损耗是决定铷原子钟使用寿命的主要因素。为了预测铷灯使用寿命期内的铷消耗量,采用差示扫描量热技术对6个铷光谱灯开展了8a的铷消耗量测量。依据铷消耗模型的经验公式对铷消耗量数据用最小二乘法线性拟合,得到了一种肖特耐碱金属玻璃铷光谱灯铷消耗模型的各项参数。数据分析结果表明:铷与灯泡内所含杂质的反应消耗量在20~60μg之间,铷的消耗率稳定在0.18~0.28μg/h之间。以正常工作时铷消耗量最多的铷灯的拟合参数计算,10a使用寿命期的铷消耗量约为127μg。与相应时间内实际的铷量消耗的比较表明,使用该模型预测的结果是相对保守和可靠的。     

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)。     

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。     

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。     

一种微型化铷原子钟

报道了一种微型化铷原子钟,它采用一种新型陶瓷填充微波腔来减小物理部分体积,其铷光谱灯采用升压电路以实现快速点亮,整机电子线路采用低电压技术,在国内首次对这类铷钟实现12V直流供电,并且首次对这类铷钟加入与外秒同步的功能。该铷原子钟体积为190mL,开机3min后可实现锁定,锁定后频率稳定度为1．5×10^-11／√τ（τ：1～1000s）,稳态功耗为5．5W。     

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)。     

应用慢速原子束制备冷原子粘团的研究

冷原子粘团的制备是喷泉钟研制的关键步骤之一。通过慢速原子束加载获得冷原子粘团,应用荧光收集法测量了冷原子粘团的原子数目,采用飞行时间法测量了冷原子粘团温度。冷原子粘团中原子数目在加载时间200 ms的情况下为(8.14±0.2)×107,温度为(10.72±0.69)μK。     

原子钟信号的神经网络模型

时间尺度的连续性要求对原子钟信号进行必要的预测,预测的实质是建立一个模型来逼近原子钟的信号,前向神经网络具有良好的副近非线性 函数的能力,用神经网络模型来预测原子钟信号,并与AD模型的预测结果作了比较。     

铯原子喷泉钟均匀C场的实现

C场均匀度是影响铯原子喷泉钟性能的重要因素。为了消除漏磁等对磁场均匀度的影响,加入补偿线圈,通过用最小二乘法计算,逐次得出补偿线圈的个数、位置与电流。实验表明：计算数据与实验结果吻合,得到c场不均匀性小于2nT、长度达48cm的均匀区。     

一种新的守时型原子钟综合时间尺度方法研究

在这篇文章中, 提出了一种基于改进的指数平滑和Vondrak_Cepek联合平滑的氢铯综合时间尺度产生方法. 以最小误差方法为理论基础, 动态估计氢原子钟频率漂移参数, 提升氢原子钟钟差预测准确度; 基于改进的二次指数平滑产生氢原子钟组时间尺度、加权平均方法产生铯原子钟时间尺度, 同时设计Vondrak_Cepek滤波器以结合两类时间尺度长短期稳定度优势, 提升综合时间尺度性能. 实验结果表明, 所提方法产生的氢铯综合时间尺度时稳可达1.60x10^-15,天稳可达3x10^-15,优于ALGOS、AT1和Kalman滤波3种经典方法产生的时间 尺度性能.     

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。     

原子时的小波分解算法

时间尺度的就是根据一组原子钟的数据,用统计的方法计算出平均的时间尺度。其目的是使综合时间尺度的噪声最小。一般的原子时算有脱离经典加权的局限性,只能抑制原子钟的栽一种噪声。运用小波分解的方法建立以分解原子时,将原子信号在小汉域按频率尺度分解原,然后在不同频率范围加权,这种方法不但考虑不同原子钟在同一个频率分量的不同稳定度,而且考虑不同频率分量的不同稳定度,它有着独特的优越性。     

基于双谱滤波的综合脉冲星时算法研究

毫秒脉冲星的自转频率非常稳定,提供了一种独立的基于遥远自然天体并能持续数百万乃至数十亿年的时间基准,具有稳定性强、运行时间长、服务范围广等特点.为了减弱毫秒脉冲星计时观测中各种高斯噪声对脉冲星时的影响,研究了一种基于双谱滤波的综合脉冲星时构建算法,处理分析了国际脉冲星计时阵(International Pul-sar Timing Array,IPTA)最新发布的4颗毫秒脉冲星(PSR J0437-4715、J0613-0200、J1713+0747和J1909-3744)的观测数据,分析了不同时间尺度综合脉冲星时的稳定性,并与构成国际原子时(International Atomic Time,TAI)的4家授时单位原子钟稳定性进行了比较.结果表明:双谱滤波算法能够较好地抑制观测噪声,提高综合脉冲星时的稳定性.相比于经典加权算法,综合脉冲星时1 yr、10 yr稳定度从7.77×10^-14、8.56×10^-16分别提高到1.50×10^-14、3.50×10^-16,单脉冲星时稳定性的提升也类似.同时发现,综合脉冲星时稳定性在5 yr及以上时间尺度上优于原子钟稳定性,可用于改善当前原子时的长期稳定性.     

温度对POP Rb原子钟性能影响的研究

从温度对缓冲气体碰撞频移和弛豫率的影响出发,对充有Ar和N2这2种缓冲气体的POP(pulsed optically pumped,脉冲激光抽运)汽泡式铷原子钟的温度特性进行了理论和实验研究。研究表明,Ar与N2的气压比为1.6时,60℃的线性温度系数为0;不同温度时,布居数差弛豫率1和相干弛豫率2各不相同,若1 2,则POP铷原子钟Ramsey条纹包络在微波场与原子跃迁失谐为0附近为凹陷,信噪比较差,反之,为凸起,信噪比较高。研究结果对设计POP原子钟的缓冲气体气压比和工作温度,以及提高POP原子钟的中长期稳定度有一定借鉴作用。     

Research on the Methods of Performance Monitoring and Evaluation for Active Hydrogen Maserstwo

Active hydrogen maser is the main frequency standard for establishing and maintaining the time scale. It has the characteristics of high short-term stability and low phase noise. At present, it plays an increasingly important role in the international atomic time (TAI) and various local time scales. Firstly, in combination with the internal state parameters of an active hydrogen maser, the correlation between the internal state parameters and the comparison data of a hydrogen maser is analyzed, and a method for the performance monitoring of a hydrogen maser is proposed. Secondly, according to the characteristics of hydrogen maser performance, a method for evaluating the performance of a hydrogen maser is given. The hydrogen maser performance includes mainly two aspects, namely the frequency stability and predictability. The performances of two types of active hydrogen masers (CH1-75 and MHM-2010) are evaluated by this method. The correlation analysis of the atomic clock state parameters and comparison data shows that the state parameter monitoring can effectively predict the variation of the hydrogen maser performance. The evaluation results of atomic clock frequency stability and predictability show that the atomic clock with a higher medium-and-long term frequency stability has a better predictability. There are two methods for the predictability evaluation, one is based on the data published by BIPM (Bureau International des Poids et Measures), and another one is based on the quadratic model. Both methods are consistent with the weights published by BIPM. Therefore, the two methods can be used as a quantitative method to evaluate the predictability of a hydrogen maser.