积分球与微波腔一体化装置的研制

首先对一体化的积分球微波腔进行了论证,然后进行了设计、仿真和加工实测。采用单端环耦合的方式进行微波激励,分别对从圆柱腔的端面及侧面耦合的方式进行了仿真,结果发现在圆柱腔侧面耦合能得到较好的场型分布。实现了通过微调耦合环的方式进行模式选择的新方法,这种方法简便易行,且能有效减小微波腔的体积。测试结果表明设计的微波腔体积小、结构稳定,能同时满足积分球冷却和微波腔的功能要求即实现了积分球与微波腔一体化的要求,更重要的是一体化结构不需要使用漫反射涂料,不会影响腔的模式及场型分布,有利于提高钟信号的信噪比和对比度。     

基于模糊控制的自适应激光功率稳定系统研究

研究了一种基于模糊控制的嵌入式激光功率稳定系统,用声光调制器作为功率稳定的外部环路反馈器件,采用模数转换器和数模转换器以及数字信号处理芯片组成数控功率稳定电路。用模糊控制方案解决了传统比例-积分-微分(PID)的超调问题,反馈环路的稳定时间为1.8 ms。有效抑制了激光功率在低频部分的相对强度噪声,在1 Hz处从-88 dBc/Hz改善至-110 dBc/Hz。激光功率的相对起伏由0.29%降低至0.035%。相比于传统PID,模糊PID可以根据系统所处状态实时调整参数,从而达到自适应的效果。     

一种基于步进电机的光开关

介绍了一种基于步进电机的光开关,主要用于间歇型原子钟。采用直径为6 mm的两相步进电机,结合不同形状的挡光叶片,实现了对光的开启与关断。采用步进电机驱动芯片TMC260和微控制器STC12C5A60S2结合的方式控制步进电机的转动。该控制系统整体结构紧凑,且一个微控制器可以控制多个步进电机。实验结果表明,利用该光开关可实现高于100 dB的消光比,并且可长时间稳定运行。     

应用于积分球冷原子钟的窄线宽激光稳频系统

通过调制转移光谱稳频的方式，将外腔半导体激光器频率锁定于⁸⁷Rb原子D₂线超精细跃迁5²S_1/2,F=2→5²P_3/2,F=3，使激光器线宽由自由运转的382.18 k Hz压窄至稳频后的37.94 k Hz。稳频后的窄线宽激光用于积分球冷原子钟的探测光，可以将激光频率噪声对原子钟短期稳定度的影响降低至5.6×10^-14τ^-1/2。