超快超强激光及其科学应用发展趋势研究

超快超强激光兼具超快时域特性和超高峰值功率特性,为人类在实验室中创造出了前所未有的超快时间、超高强场、超高温度和超高压力等极端物理条件,成为用于拓展人类认知的前沿基础科学研究最重要的工具之一。本文从超快激光和超强激光的应用与发展需求出发,系统调研了国内外研究和科学应用的现状,提出了我国超快激光和超强激光的发展思路与目标以及为实现这些目标需要重点发展的相关方法和技术。针对超高峰值功率和高重复频率超强激光面向未来的重要方向,分析了我国分阶段发展的重点内容,突出了相关技术与配套元器件研究的重要性。此外,在注重基础研究、多方面吸引和培育人才、加强国际合作、促进产业化等方面提出了超快超强激光发展的措施建议,以期为我国激光技术与科学应用的稳步发展提供方向参照。     

超稳腔零膨胀温度点的精细测量方法研究综述

利用超低热膨胀系数的Ultra-Low-Expansion（ULE）材料加工成超稳腔，并将其温度控制在零膨胀系数的温度点是获得低频率漂移速率的关键。超稳腔零膨胀温度点的测量在超稳激光研究领域中起到关键作用，零膨胀温度点下的低漂移速率超稳激光对能级跃迁谱线的精密测量有着重要意义。本文阐述了基于超稳腔的Pound-Drever-Hall（PDH）激光稳频基本原理，介绍了超稳激光重要性能指标的测量方式，详细介绍了参考腔拍频法、光梳测量法、光钟测量法三种超稳腔的零膨胀温度点测量方法，具体分析了它们的使用条件和工作原理，并进行了实验验证。最后对零膨胀温度点精细测量方法的未来发展方向进行了总结与展望，为促进超稳激光技术的进一步发展提供借鉴。     

中国计量院成功研制出铯原子喷泉基准钟(NIM6)

本刊讯近日,中国计量院攻克了冷原子制备、冷却和探测、超稳微波产生、时标驾驭等关键技术,成功研制出铯原子喷泉基准钟(NIM6)、超稳微波源等。NIM6频率不确定度优于5.8E-16,相当于5400万年不差1秒;项目成果为北京卫星导航中心时间频率系统标准时标的产生、保持、改进和比对提供计量支撑,进一步确立中国计量院在时间频率研究领域的地位和作用。中国科学院武汉物理与数学研究所的两台可搬运钙离子光钟、上海光机所和华力创通的两台铷原子喷泉钟分别搬到中国计量院进行频率测量和比对。北京大学等多家单位的国产化小铯钟搬运到计量院进行比测。NIM6的成功研制,对建设我国独立自主、准确可靠的时间频率体系具有重要意义。     

钙离子光频标钟跃迁绝对频率测量

回顾了中国科学院精密测量科学与技术创新研究院对钙离子光频标钟跃迁绝对频率的测量工作，并对测量结果被国际计量委员会（CIPM）下属的时间频率咨询委员会（CCTF）采纳的情况进行了总结和描述。在2011～2020年间，利用实验室型光频标和可搬运光钟，采用基于飞秒光梳和卫星链路的方案溯源到国际秒定义，及基于飞秒光梳直接溯源到中国计量科学研究院铯喷泉微波钟的方案，多次测量了钙离子光频标钟跃迁绝对频率，测量不确定度从10^-15量级逐步提高到10^-16量级，共计4个测量结果被CCTF采纳。参与钙离子光频标钟跃迁频率国际推荐值的计算，分别于2012年、2015年、2017年和2021年先后四次更新了钙离子光频标钟跃迁频率推荐值。钙离子光频标钟跃迁于2021年被推荐为新增的“秒的次级表示”。     

100 km光纤链路中小于100 fs分辨力的双光梳钟差测量实验研究

为了解决远距离光纤链路两端测量钟差限制在ps量级的问题,运用线性光学采样法测量钟差的基本理论,利用双光梳线性光学采样法完成了100 km光纤链路两端的钟差测量实验研究。通过梳齿压缩和色散补偿技术实现了光梳梳齿线宽和远距离光纤链路净色散量的优化,突破了高精度读取干涉花样中心时刻的难点,最终实现了高分辨力的钟差测量。通过时间间隔计数器与线性光学采样法测量光纤链路时延对比实验和100 km光纤链路钟差测量实验证明：基于线性光学采样法测量的钟差小于100 fs,能够有效满足高精度时间同步系统的要求。本研究为促进精密导航、高速通信和精准授时等领域的发展起到重要作用。     

裸光纤Bragg光栅传感器工程特性试验研究

裸光纤Bragg光栅传感器结构纤巧,具有其它光纤光栅传感器无法比拟的结构优势。本文以等强度梁作为试验装置,通过对裸光纤Bragg光栅传感器的静态特性参数和动态响应特性进行的标定试验,验证了裸光纤光栅传感器在工程上直接应用的可能性。试验结果表明：裸光纤光栅传感器线性好,灵敏度较高,动态响应特性好,能够满足普通工程应用现场应力、应变的测量需求。     

最近的超精密测量技术的研究状况与展望

1.前言最近,超精密测量也就是所谓的光技术,由于应用光的测量技术能够以非接触方式进行高分辨率的测量,所以随着科学和工业的进展而成为不可缺少的技术。特别是光波干涉利用其重复性可以达到高精度,可用于精密测量。图1示出利用光的精密测量法的测量范围和相对不确定度。本文介绍利用光的高分辨率、高精度的测量技术的现状及其展望     

可搬运光钟研究进展及展望

将可搬运光钟划分为高精度可搬运光钟、便携式可搬运光钟以及均衡性可搬运光钟三类,分别介绍了三类可搬运光钟的工作原理及国内外研究进展,并从稳定度、不确定度、系统集成度等角度分析了它们的性能优势和发展局限性。在此基础上,展望了可搬运光钟在机动守时授时、测地学、空间探测、微型定位等场景中的应用前景,并提出应通过降低核心激光部件的环境敏感性、提高激光部件与真空系统的稳健性等方式提升高精度可搬运光钟系统的机动性能;应结合真空技术、人工智能等手段提高便携式可搬运光钟的长期稳定性;应通过实验方案的迭代进一步提升均衡性可搬运光钟的精度。     

国产高性能光抽运小铯钟研制进展

介绍了北京大学利用光抽运小铯钟相比于传统的磁选态小铯钟有更高的铯原子利用率的优势,在频率稳定度方面取得的突破性进展;总结出了光抽运小铯钟达到高性能的关键因素在于铯束管优值、激光稳频和电路地噪声;最终优化后的光抽运小铯钟频率稳定度均超过了5071A优质管2倍以上,典型值为3 × 10^-12 / τ^1/2;近三年来陆续研制出8台光抽运小铯钟,初步实现了高性能光抽运小铯钟工程化。     

测量系统分析方法在某喉径测量系统评价中的应用

应用测量系统分析方法以某喉衬直径为测量对象,对由内径千分尺组成的测量系统进行了分析评价,在了解测量系统计量特性的基础上提出改进建议,促进测量系统的持续改进。