铷原子频标小型化发展现状

铷原子频标使用最广泛,小型化是其最重要的发展趋势。微波腔小型化、电子线路数字化以及附加特殊功能是铷原子频标小型化的主要技术手段。相干布居囚禁(CPT)频标是一种可以做到芯片级的新型原子频标。目前相干布居囚禁频标的技术方案有:传统方案,物理系统采用MEMS(micro-electro-mechanical system)[0]技术的方案和整机采用MEMS[0]技术的方案。实现小型化后的原子频标将会迎来蓬勃发展的前景。     

相干布居囚禁原子钟技术及其进展

分析了相干布居囚禁现象的基本原理,介绍了基于相干布居囚禁现象实现的两种原子钟实验装置的原理和结构,分析了各自的特点,并介绍了它们的研究进展以及应用前景。     

一种CPT频标小体积低功耗温控电路的研制

为满足小型、低功耗被动型相干布居囚禁（coherent population trapping,CPT）原子频标的需要,利用开关电源芯片设计并研制了一种基于电源芯片的温控电路。实验结果表明：与常用温控电路相比,该电路控温能力与其相当,功耗降低25％,体积减少一半。因此,该电路特别适合小型、低功耗CPT原子频标的需要,也为其他需要小型、低功耗温控电路的应用提供了一种可选方案。     

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.     

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)。     

CPT原子钟的微型原子泡加工工艺综述

原子泡是CPT（相干布居囚禁）原子钟物理部分的主体,对于微型原子钟而言,传统的吹玻璃法已不再适用,必须用新的技术和方法来设计加工原子泡。介绍了利用MEMS（微机电系统）技术结合吹玻璃法、空心光纤嵌套法和MEMS方法加工微型原子泡的工艺以及碱金属原子和缓冲气体的几种常见的注入方法。     

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。     

利用原子钟实现地球时的相关研究

利用原子钟实现的地球时有两种重要的形式:国际原子时(TAI)和TT(BIPM)。对由原子钟组产生的自由时间尺度、基准频标的频率特性进行量化分析,在时域上对TT(BIPM)和自由时间尺度、国际原子时做了比较,利用线性回归、抛物线回归方法,揭示了国际原子时在频率准确度上存在的误差。     

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)。