积分球冷原子钟相位调制Ramsey条纹研究

在进行Ramsey作用时,以±π/2的相位差来调制同一频率点处两个周期微波脉冲,可以获得中心频率幅值为零的Ramsey条纹。这种方法可以直接通过中心频率处原子对探测光的吸收值变化来产生反馈本地振荡器的误差信号。理论上,相比于同相位Ramsey条纹,这种方法可以使得条纹信号幅值增加一倍。实验上,在积分球冷原子钟系统上,获得的相位调制Ramsey线型与理论计算相同,而且Ramsey条纹振荡幅值达到同相位下的1.6倍。     

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。     

空间冷原子钟原位探测微波腔设计

高精度空间冷原子钟在基础物理研究、导航定位系统,以及深空探测领域均有重要应用。为此,设计了一种结合激光冷却与原子原位探测方案的新型微波腔,在该微波腔中心可以俘获与冷却铷原子,然后在微重力环境下对冷原子样品开展原子钟操作。该方案相对于已有的空间冷原子钟方案,在减少冷原子损耗、死时间占比和分布腔相移上具有较大的优势。分析了微波腔的详细结构与光学设计,确定了微波腔需要的基本参数,并对微波腔内部的微波磁场进行了仿真分析。在已完成研制的微波腔内开展特性测试,测试与仿真结果说明,所设计微波腔的性能可以满足不确定度优于1×10~(-16)的高精度空间冷原子钟的要求。     

单频激光宽频段频率和强度噪声测量技术

报道了一种mHz至MHz宽频段激光噪声的规范测量技术。通过研制基于迈克耳孙光纤干涉仪的相关延时自外差频率噪声测量装置和具有定标功能的光外差拍频测量装置,结合频谱分析仪和快速傅里叶变换分析仪等标准仪器,规范地测量出了单频激光在mHz至MHz宽频段内的频率和强度噪声特性,并验证了测量结果的准确性。该测量技术有望应用于引力波探测和精密测量等应用中的激光噪声评估。     

CPT铷原子钟锁相环频率合成器设计和分析

基于CPT(相干布局囚禁)87铷原子钟设计出输出频率为3417 MHz的锁相环频率合成器,通过ADIsimPLL仿真出最佳环路带宽,环路滤波器参数以及相位噪声等,并通过STM32对锁相环芯片进行控制。对频率合成器进行了测试,电路尺寸为40 mm×40 mm,输出信号功率范围为-4 dBm^+5 dBm可调,输出信号噪声满足要求-88.65 dBc/Hz@1 kHz,-92.31 dBc/Hz@10 kHz,-104.63 dBc/Hz@100 kHz,杂散和谐波得到抑制,设计的频率合成器能很好的应用于原子钟的射频信号源。     

原子钟噪声的多尺度分形特征

将小波分析理论和分形理论结合起来，讨论原子钟噪声的多尺度分形特征。文中研究结果表明，在大尺度上，原子钟噪声具有某种以周期变化；在小尺度上，原子钟噪声是完全随机的变化特征。     

原子钟的闪变噪声及其小波分析

闪变噪声是无线电元件参量无规则变化引起的具有１／ｆ谱密度分布的噪声。这种噪声究竟是一种基本噪声还是一种数学表象，目前尚无定论。本文根据小波分析的基本原理，从信号的正交分解出发，初步从噪声信号中分离出产生闪变噪声的二分之一阶白噪声。这种噪声分离方法经过陕西天文台国家授时中心实测数据的检验，而且与论述同一问题的其它文献中的方法有所不同，比较简单而切实可行。     

利用锁相技术解决原子钟的相位噪声问题

本文以原子钟作为参考源,把传统倍频技术和锁相倍频技术进行了对比试验,给出了试验结果,证实利用锁相技术可以解决原子钟的相位噪声问题。     

利用锁相技术解决原子钟的相位噪声问题

本文以原子钟作为参考源，把传统倍频技术和锁相倍频技术进行了对比试验，给出了试验结果，证实利用锁相技术可以解决原子钟的相位噪声问题。     

光载波频率对光纤探测传感系统性能的影响分析

光载波频率对光纤探测传感系统性能有重要影响,为了获得更优的光纤探测传感系统性能,对光载波频率与光纤探测传感系统性能之间的关系进行研究,分析光载波频率解调原理发现频率发生变化导致偏振态退化问题实,然后对比光载波最佳干涉信号与实际干涉信号,得到偏振态退化导致系统输出信号可见度降低结论,利用琼斯矩阵法得到两个探测器的干涉信号相位误差,相位误差引入信号时延时,将严重影响传感系统定位性能,最后通过具体实验验证了结论的正确性。     

微波固体噪声二极管频率上限和噪声输出功率性能的研究

本文以带有隧道穿透的PN结雪崩倍增理论,研究了微波固体噪声二极管。比较了纯PN结雪崩二极管和带有隧道穿透的PN结雪崩二极管的噪声功率谱密度。讨论了微波固体噪声二极管使用频率的上限和影响噪声输出功率的因素。这对微波固体噪声源的设计、制造和应用提供了有用的依据。     

面向空间引力波探测的激光低频段相对强度噪声测试技术

面向空间引力波探测对激光光源相对强度噪声的严苛需求,开展了极低相对强度噪声在低频段的测试表征技术研究。构建了基于低噪声光电探测器、高精度数字万用表以及快速傅里叶（FFT）频谱分析仪在低频段0.1 mHz～100 kHz的相对强度噪声测试系统。利用高精度数字万用表及FFT分段Smooth窗函数平滑算法实现对0.1 mHz～0.5 Hz的极低频段内相对强度噪声测试,本底噪声低于-99 dBc/Hz,同时利用低噪声放大器及FFT频谱分析仪测试在1 mHz～100 kHz的相对强度噪声,本底噪声低于-105 dBc/Hz。两种测试手段在1 mHz～0.5 Hz重叠频段内噪声测试结果的一致性验证了所构建测试系统在低频段测试结果的准确性。利用所构建的相对强度噪声测试系统对自研空间引力波探测用平面波导环形腔（NPRO）激光器、商用光纤激光器、商用外腔半导体激光器等多种激光器进行测试评估,并对其噪声成分及来源进行分析。所构建的低频段相对强度噪声测试系统可满足空间引力波探测对激光强度噪声评估的需求,同时也适用于其他低频段精密测量应用的激光光源噪声评估。     

用Monte-Carlo法模拟积分球的光功率波形变换特性

运用Monte-Carlo法原理,用matlab软件编程,通过随机抽样,追迹了100000个光子,对一半径为100mm,漫反射率为0.85的积分球的光功率波形变换特性进行了模拟.结果显示,当入射光为脉宽无限窄的Dirac函数时,积分球的出射光功率波形是在指数曲线的基础上叠加了一个O平均值的振荡曲线,振荡幅度随时间很快降低,而且随统计时间间隔的增大趋向于0.在统计时间间隔与单次最大反射时间相比较大时,模拟结果与解析解基本吻合;在统计时间间隔与单次最大反射时间相当或更短时,对模拟数据可以进行指数拟合,相关系数一般大于0.98.拟合指数曲线给出的时间常数与解析解基本一致.     

一种新型空间原子钟原型的原子频率移动分析

原子频标中微波场与原子的作用方式是决定其潜在精度的主要因素之一。在分析作者建议的一种新型空间原子钟原型中原子与场作用特点的基础上 ,探讨几种因素对该原型中原子跃迁频率的影响及相应的减少频移措施。     

激光腔内单模场的强度和频率

本文用半经典理论研究激光腔内辐射场与原子的相互作用，得到了腔内单模场的强度随时间的变化关系以及频率牵引效应。并将兰姆理论结果与哈肯理论结果进行比较。     

低频率噪声的石英晶体振荡器

多年来使工程师和科学家感到棘手的问题是石英晶体谐振器在激励电平超过10～100微瓦时所引起的明显的频率偏移这个很不需要的特性。这种现象哈蒙德(Hammond)已经作了介绍。通常为了避免这种现象,只有使所有精密的、中等精密的石英振荡器都尽量在低的激励下工作。然而,作者发现,石英谐振器的这种     

频率合成器的相位噪声分析

频率合成器被喻为雷达电子系统的"心脏",其相位噪声对设备和系统的性能影响很大.文中简单介绍了频率合成器相位噪声的基本概念.基于频率合成器的基本实现方法,分析了频率合成器中的相位噪声,通过实例说明了不同合成方式频率合成器的相位噪声.时频率合成器的低相噪声设计的工程实现有一定的指导意义.     

锁相频率合成器的噪声优化设计

简要介绍了锁相环频率合成的原理,对环路内和环路外的噪声进行了详尽分析,提出为了使系统性能达到最优,应该采取哪些措施、选择哪些器件以及怎样设计匹配电路的原则和方法。使用PLL Design&Simulation仿真软件,对环路滤波器在采用有源滤波器和无源滤波器2种情况下鉴相器和VCO的输出信号进行了仿真,从仿真结果可以看出,环路滤波器应尽量选择无源滤波器。     

频率合成器的相位噪声分析

频率合成器广泛应用于现代各种电子设备中,甚至被人们喻为众多电子系统的"心脏"。其性能好坏直接影响通信设备的性能,尤其是影响接收机的灵敏度和选择性。对频率合成器相位噪声的概念进行了简单的阐述。从锁相环的分析模型出发,介绍相位噪声的特性,分析了影响相位噪声的各种主要因素,并提出了提高频率合成器相位噪声性能的一些基本方法。通过实例介绍了环路滤波器参数的选择与计算。