小型化铷原子频标数字锁频环路设计与实现

设计并实现了一种用于铷原子频标的小型化锁频环路。采用数字锁相倍频技术,实现了10MHz信号的45.5645833次倍频。再经过一级15次倍频后获得频率为6834.6875MHz的铷原子频标微波探寻信号。通过数字电路技术实现了455.645833MHz信号的小调频。测量并分析了455.645833MHz信号的相位噪声,结果表明电路系统对铷频标频率稳定度的贡献为3.2×10^-12τ^-1/2。测量了利用该电路得到的铷频标的短期频率稳定度,结果为5×10^-12τ^-1/2（1s≤τ≤100s）,明显高于一般商品小型化铷原子频标。     

用于气泡型铷频标的新型环极式微波腔

设计出一种用于气泡铷原子频标的新型环极式感容结构微波腔,它具有结构简单、加工方便、微波场模式优越、腔频易调等优点.用该微波腔研制的铷频标具有很高的信噪比,短期频率稳定度达到2.2×10-12/τ,此结果表明该微波腔可用于制作高性能铷原子频标.     

基于卫星共视原子钟驯服法的远程时间溯源技术研究

通过建立卫星共视原子钟驯服装置,将本地原子时与国家时间频率基准参考站进行共视比对,实现了铷原子钟的驯服标准差2.19 ns,时间偏差稳定度(1天)小于1×10~(-9),相对频率偏差-8.42×10~(-17),频率稳定度(1天)小于2×10~(-14);铯原子钟的驯服标准差1.5 ns,时间偏差稳定度(1天)小于1×10~(-9),相对频率偏差7.03×10~(-17),频率稳定度(1天)小于1×10~(-14)。本地原子时得到有效的溯源,为完善时间标准的检定系统表提供了技术验证。     

铷原子频标温度系数补偿技术研究

铷原子频标输出频率随工作环境温度变化而改变,影响其频率稳定度指标。为了降低铷原子频标的温度系数,设计了一种基于铷原子基态超精细能级跃迁的微波激励频率补偿电路。该电路在保证铷原子频标相位噪声和短期频率稳定度不受影响的条件下,具有良好的温度系数补偿效果,对于进一步提高铷原子频标的技术指标具有积极的作用。     

使用Fabry—Perot干涉腔稳频的GaAlAs激光器(英文)

GaAlAs激光器的激射频率被锁定于Fabry-Perot干涉腔上。在锁定之后其激射频率的涨落已被大大地降低。所测得的频率稳定度(对Fabry-Perot干涉腔中心频率的跟踪稳定度)如下:其中第1个稳频系统为5×10~(-12)(1s)、1.5×10~(-12)(10s)、1.2×10~(-12)(100s);而第2个稳频系统为8×10~(-12)(1s)、2×10~(-12)(10s)、1.8×10~(-12)(100s)。     

利用慢波结构的小型化铷原子频标

作者等前曾撰文叙述了一种螺旋线微波慢波结构,在气泡式铷原子频标中用它代替传统的微波谐振腔,既可以大大减小泵体体积,又可获得较高的~(87)Rb原子基态0-0跃迁谱线的信噪比。本文将报导利用这种慢波结构的铷原子频标泵体的性能和存在问题,以及用这样的泵体做成的小型化铷原子频标的整机性能。     

一种双混频时差测量系统

本文根据Allan提出的双混频时差(DMTD)测量系统的原理和方法,着重对上海天文台建立的100兆赫双混频时差测量系统进行了分析。其测量精度目前约为2×10~(-12)τ~(-1)(0.1s≤τ≤1000s),已应用于晶振、铷钟和铯钟的无间隙时间不偏调频率的稳定度测量以及次级频标的校频中。     

铷原子频标物理系统小型化设计

介绍了一种用于铷原子频标的小型化物理系统。该物理系统采用了开槽管式微波腔和分离滤光设计方案,体积为30 cm³。对该物理系统进行了初步测试,短期频率稳定度为3.8×10^-12/τ^1/2,表明该物理系统同时具备了小型化和高信噪比特点,可以应用于高性能小型化铷原子频标。     

铷原子频标中微波谐振腔加载特性的微扰法分析

本文用微扰法分析了铷原子频标中圆柱形谐振腔内紧贴内壁加载一薄玻璃腔泡后对谐振腔谐振频率产生的影响.通过理论推导得到了由玻璃介质引起的谐振频率偏移的解析式,并对TE011模的谐振频率与玻璃厚度、径向长度的关系进行了数值计算与分析,得到了该种谐振腔的谐振频率随介质厚度和径向长度的不同而发生变化的曲线.结果表明,谐振腔加载玻璃腔泡后的谐振频率较空腔时变小,但随着腔壁厚度增大逐渐减小,而随着径向长度增大谐振频率先减小而后增大.以上结论对于微波谐振腔在原子频标中的设计应用有着一定的指导价值.     

铷原子频标数字锁相射频倍频器

设计了一种用于铷原子频标的射频小数倍频器.该倍频器采用了数字锁相环(PLL)技术,以单片机为控制单元,用数字直接频率合成器(DDS)作为分频器,把压控晶振(VCXO)输出的10 MHz信号直接转换为具有小数频率的976.383 9 MHz射频信号,同时具有方波调制功能.该射频倍频器已应用于铷原子频标.初步测试表明,铷原子频标的短期稳定度达到一般商品铷钟的水平.     

基于FPGA的北斗驯服铷原子频标装置的研制

为了提高铷原子钟频率的准确度和稳定度,设计了基于FPGA技术的多路输出北斗驯服铷原子频标装置。装置采用粗测和细测的时间间隔测量方法实现铷原子频率的驯服和时间跟踪与同步。采用模块化设计和编程,提高了装置的通用性和可移植性。以铯原子钟时间频率为参照,利用该装置对铷原子钟驯服前后的数据进行多次比对测试,结果表明其频率的相对准确度达到了1.5×10^-13,相对稳定度达到6.97×10^-13,与驯服之前相比,铷原子钟频率的准确度和稳定度均得到大幅提高和改善。     

一种六极型铯束实验装置

本文描述了一种六极型铯束实验装置的结构和性能。它采用漂移区长27.4cm的同轴谐振腔,束光学用“点源”与“点靶”的对称配置,得到的Ramsey线宽为190Hz,相应信号原子的平均速度约104m/s。它应用高阻放大器代替电子倍增器,成功地解决了我国铯束装置长寿命工作的一个关键问题。初步测试结果表明,装置的频率稳定度为σ_y(τ)≈1.9×10~(-11)/τ~(1/2),τ=1h时为3.2×10~(-13),今后不难提高到(1～2)×10~(-13)/h。     

一种高信噪比铷原子频标物理系统

物理系统是铷原子频标的核心部件,通过分析物理系统原子鉴频信号信噪比对频标频率稳定度的影响机理,对物理系统内部结构进行了改进。改进后的物理系统采用了优化的开槽管微波腔,用Xe气作为起辉气体的铷光谱灯,采用分离滤光的三泡设计方案。对改进后的系统进行了初步测试,秒稳定度约为8×10^-13。此结果表明铷原子频标的稳定度可以突破1×10^-12/τ^(1/2),铷原子频标的长期稳定度还有进一步提高的潜力。     

基于开槽管腔的高信噪比铷原子钟物理系统

物理系统提供的原子鉴频信号信噪比是决定铷原子钟频率稳定度的关键因素。借助高频结构仿真软件,设计了一款内径为20 mm的开槽管微波腔。分析和测试表明,该微波腔内微波场磁力线沿腔轴方向均匀密集分布,可激励高强度铷原子微波跃迁。基于这种微波腔,设计出分离滤光物理系统。借助F-P干涉仪光谱测量,优化了滤光效果。测试表明,这种物理系统具备高信噪比,可用于制造频率稳定度为5.0×10^-13t^-1/2的铷原子钟。     

4.3μm荧光稳频的CO_2激光器及其频率稳定度的拍频测量

本文描述利用4.3μm荧光饱和共振稳定CO_2激光器频率的基本原理和装置。测量了4.3μm荧光兰姆凹陷的宽度和深度,确定了其一阶、三阶微分信号与调制宽度、吸收室温度等参数的关系。拍频测量结果表明,其频率稳定度为2×10~(-10)(10s),复现性优于1×10~(-9)。     

一种低功耗被动型CPT原子钟

介绍了一款新研制的被动型相干布局囚禁(CPT)原子钟样机及其主要性能.样机功耗约为4 W,频率稳定度达到在τ＜8000s范围内优于6×10-11τ-1/2,10 MHz 输出频率在1Hz范围内的相位噪声达到-79.1dBc/Hz .所研制的CPT原子钟具有小型、低功耗的特点.     

多通道双混频时差测量系统的实现

基于双混频时差技术设计研制了8通道的频率稳定度测量系统,实现了对8路5 MHz或10 MHz频率标准的测量.当频率为10 MHz取样时间为1 s时,系统噪声本底优于2.0 X 10~(-13),取样时间为1000 s时,系统噪声本底优于2.5×10~(-16).不但可以满足原子时标基准原子钟组的内部比对,也可实现对一般频率标准的检定和校准.     

计量学专用全金属化4.2K至1.3K液氦杜瓦装置

采用低温超导技术是某些计量学实践中的发展方向。例如在光频测量链中,如以超导腔稳频振荡器(SCSO)作为微波频率源,其短时频率稳定度可达1×10~(12)/10s,这就需要将精密加工的铌腔置于真空的样品室中,而样品室则浸泡在液氦里,通过减压降温过程获得1.3K的温度(腔温可能比液氦高0.04K);这时腔的有载Q值高达1×10~(10),1.3K温度要求长     

一种小型化铷原子频标腔泡系统及其频移特性

介绍一种新的小型铷频标腔泡系统的结构特点和频移特性。研究了腔牵引效应、微波功率频移、光频移和缓冲气体温度系数对铷频标输出频率的影响。结果表明,上述因素影响都在可以接受的范围内。此腔泡系统体积小、信噪比高、参数优化方便。利用此腔泡系统可以制成小型化、高性能的铷原子频标。     

铷光谱灯激励电路反馈控制研究

铷光谱灯作为铷原子频标物理部分的核心部件之一,其工作状态的稳定性对铷原子频标的性能指标有非常重要的影响。主要对铷原子频标光谱灯的激励电路、反馈控制进行了研究,阐述了改进的思路和方法,并给出了改进后的铷光谱灯光强稳定度测试结果。