我国精密电磁测量成果世界瞩目

在一年一度的国际精密电磁测量会议《CPEM’96)上,我国发表的学术论文普遍受到各国专家的关注。这标志着我国精密电磁测量技术达到了国际领先水平。不久前,在德国布伦瑞克召开的国际精密电磁测量会议和国际科学数据委员会基本物理常数任务组会议上,46个国家的596名代表参加了这次规模最大、水平最高的国际学术交流会。会议期间还展示了直流、微波、时间频率、光频测量、基本物理常数测量等领域的科技最新成果。我国在会议上发表了5篇学术论文,中国计量科学研究院与南京大学合作的《高温超导谐波混频器在我国约瑟夫森结阵电压基准中的应用》论文,受到各国同行的重视。这是因为约瑟夫森结阵电压基准中采用高温超导结比常温二极管混频效率大大提高,所以引起了我国专家的重视。经过讨论与交流,一些外国公司准备在我国研究的基础上合作开发新产品,有的提出利用高温超导谐波混频器开发100GHZ锁相微波源产     

甲醇70.5μm光抽运远红外激光器

研制了一台具有空心介质波导谐振腔的光抽运远红外激光器,其谐振腔长度为1.2m。当泵浦CO_2功率为22W时,得到50mW的70.5μm谱线的连续输出功率。远红外腔的转换效率可达理论最大值的8.4％。该激光器适用于光频测量中的谐波混频实验。     

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”。     

毫米波固态锁相系统的研究

毫米波的频率锁定源是激光频率测量的基础，本文报道了利用谐波混频技术以及耿氏振荡器的偏置电调特性，应用了以ＥＣＬ为基础的数字环路锁相技术，将８ｍｍ和４ｍｍ的毫米波的振荡频率，通过Ｘ波段固态微波锁相源，锁定在５ＭＨｚ高稳晶体振荡源上，获得了高稳定的微波信号，实现了从５ＭＨｚ至Ｗ波段频率稳定度的高精度传递。只要将５ＭＨｚ晶振锁定在铯束频标上，本系统可达到与铯频标相应的准确度。     

微腔光频梳的应用研究进展

微腔光频梳作为一种频率的测量工具,具有高准确度、可集成化的优势,将在深空探测、精密计量等领域发挥巨大作用。本文系统全面地介绍了微腔光频梳在非线性激发产生和器件研制方面的技术现状,阐述了微腔光频梳在光钟、测距成像、光谱分析、频率合成器、低信噪微波源和相干通信等方面的研究进展,对光频梳未来的技术研究热点和应用前景进行了预测,为微腔光频梳在计量、测试、通信等领域的应用发展起到推动作用。     

633nm波长副基准光频绝对测量实验

为了进行光频的绝对测量实验研究,本课题组研制了基于MgO:PPLN晶体的"单块"结构飞秒激光频率梳,在利用稳频电路将重复频率frep和载波包络相移频率fceo同时锁定到氢原子钟上后,其光频齿的频率稳定度同步于氢原子钟。利用该高稳定度"单块"结构钛宝石飞秒激光频率梳对编号为NO.02的633nm激光波长国家副基准装置进行了激光频率的绝对测量实验,得到了5个峰的测量结果,各光频测量结果相对偏差为10-11量级。     

宽频段短期频率稳定度测试系统方案设计

采用差拍-多周期测量法进行高精度频率稳定度测量,针对高品质频率源需要进行宽频段短期频率稳定度测试的要求,研制宽频段差拍比较器,根据测试要求,组建的系统实现了微波频率和零头频率点频的频率稳定度测量。采用双平衡肖特基势垒二极管电路进行混频,尽可能的减少有源器件引入的噪声干扰。编制相关测试软件和数据处理软件,大大提高测试精度和测量效率。     

超声导波混频表征和定位早期局部损伤的研究进展

超声导波具有远距离传输的特性，能够快速、有效地大范围检出薄板中的损伤或缺陷。非线性超声导波相较于传统超声导波，主要研究基波与材料中微观组织演化相互作用而产生的高阶谐波，对尺寸远小于基波波长的损伤或缺陷比较敏感。其中，超声导波的二次谐波相对容易激发，已被用于定量评估早期损伤。但是，超声导波的二次谐波容易受到测量系统非线性的干扰，并且无法定位材料中的局部损伤。超声导波混频在频率、模式、传播方向的选择上具有一定的灵活性，克服了二次谐波的缺点。目前，超声导波混频在理论、模拟和实验上取得了一定的进展，已被用于表征和定位金属材料中处于早期阶段的疲劳、热老化、微裂纹、冲击损伤和局部塑性变形等。高频段超声导波混频、兰姆波相向混频和非共线混频中差频谐波或和频谐波的传播性，以及更多类型损伤的定位和表征仍有待进一步研究。     

测量不确定度实际应用讲座（七）：无线电测量中不确定度的评定

在无线电测量中，对测量不确定度的评定有其自身的特点。例如，微波测量中如何考虑失配的影响；有些电子仪器技术指标比较复杂，如何进行B类不确定度评定。本文目的是通过两个典型的例子来说明如何解决上述问题的。[例一]：谐波测量这个例子说明在微波测量中如何考虑失配对不确定度的影响。1．谐波是指频率为载波频率的特定倍数的信号频谱分量，谐波测量是指测量谐波功率电平与裁波功率电平之比值。数学模型可写成：式中：H──被测量谐波PH──测得的谐波功率电子（mW）Rc──测得的载波功率电平（mW）谐波测量是用频谱分析仪进行的，见…     

基于飞秒光学频率梳的双通道光频测量设计

基于差频技术的单块飞秒光学频率梳被广泛应用于光频的精密测量领域.通过将飞秒激光的重复频率和载波包络相移同时锁定至原子钟上,可以将飞秒光学频率梳的稳定状态延长至9h.文中提出了一种基于飞秒光学频率梳的双通道光频测量设计,并且针对两种待测光频的不同情况,给出了不同的测量方法.这种设计对将来实现高效率的光频测量具有重要意义.     

我国精密电磁测量成果引人注目

在一年一度的国际精密电磁测量会议（CPEM’96）上，我国发表的学术论文普遍受到各国专家的关注。这标志着我国在精密电磁测量技术中达到了国际领先水平。1996年6月17日至22日，在德国布伦瑞克召开的国际精密电磁测量会议和国际科学数据委员会基本物理常数任务组会议上，46个国家的596名代表参加了这次规模最大、水平最高的国际学术交流会。会议期间还展示了从直流到微波、时间频率、光频测量、基本物理常数测量等领域的科技最新成果。我国在会议上发表了5篇学术论文，尤其是中国计量科学研究院与南京大学合作的“高温超导谐波混频器在我…     

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     

混频器设计方法与实现

在频率自动测量系统中,采用多级频差倍增法实现频率稳定性测量,被测频率与标准频率之差倍增若干倍,扩大频率误差Δf,一级一级不断倍频、混频,经过n级,然后测量倍增后的频差,由此得到测量结果。即对被测和标准频率进行混频电路的设计是关键的技术,这样就需要选择好的元器件,设计好电路,实现精确混频的目的,文章介绍了混频器的设计方法,通过性能测试,结果表明使用此方法设计的混频器电路应用到频率测量系统中达到要求的指标。     

光频测量用飞秒激光频率梳光谱扩展实验研究

在光频的绝对测量研究中,本研究小组研制了光谱范围为650~950 nm波段、重复频率为350 MHz的"单块"结构钛宝石飞秒激光频率梳。为了实现其对633 nm波长国家副基准频率的绝对测量,本实验分别采用棱镜对和啁啾镜对进行脉宽压缩,然后注入光子晶体光纤进行光谱扩展。实验发现两者均可扩展出短波长方向的光谱,但棱镜对扩谱结构由于具有较长的"光程臂长"容易受到扰动而造成光纤耦合的不稳定,最终表现为光谱中各波长成分的光强不稳定而无法用于光频测量。啁啾镜对结构紧凑、稳定性强,经过脉宽压缩及光子晶体光纤扩谱,最终获得了光谱覆盖600~950 nm波段、各波长成分强度稳定、各光频齿频率稳定度同步于氢原子钟的可用于光频测量的飞秒激光频率梳     

基于多路双混频时差测量仪的新频率测量系统

阐述了中国计量科学研究院提升频率标准计量能力的研究,介绍了双混频时差法技术原理、NIM新频率测量系统的基本构成以及与原标准频率系统的比对结果。新频率测量系统采用双混频时差法测量,系统测量不确定度优于3×10-13（采样时间1s）,实现了频率标准长、短期稳定度计量,是一套高效率的频率标准综合测试系统。     

小型脉冲管制冷机上的高温超导混频实验测量系统

设计制作适用于小型脉冲管制冷机上的高温超导混频实验测量系统,并对其制冷量进行了理论上的估算和实际测量.在该系统上成功实现了高温超导YBCO/YSZ双晶结的8 mm波段的混频,其中最高谐波次数达36次.     

提高微波频率测量精度的方法

频率是微波仪器的重要参数,微波频率测量是检测仪器是否正常运行的有效手段,而提高频率测量精度是微波频率测量可靠性的保证。本文概述了微波频率测量的基本原理,分析了提高微波频率测量精度的几种方法,表明模拟内插法和游标内插法在提高微波频率测量精度中具有更为明显的优势。     

基于光频梳的乙炔稳频1542 nm激光波长测量研究

利用光频梳对稳频激光波长进行测量是建立基于光频梳的波长基标准的必经程序。为了建立基于光频梳的波长标准,并为开展激光波长校准工作提供技术准备,利用自研光纤光频梳对乙炔稳频1542 nm激光波长进行了测量。利用光频梳产生参考激光与待测激光差拍,通过简单的代数关系获得了乙炔稳频激光的绝对频率和真空波长,并与相应的国际推荐值进行了对比。实测获得的乙炔稳频激光的真空波长值为1542.38 371 235 742 nm,在CIPM给定的不确定度范围内,秒稳定度为4.13×10-13。两台不同的光频梳对乙炔稳频激光波长的测量结果具有高度一致性,进一步证明了光频梳对激光波长的测量准确性。本研究对于顺应国际长度基标准发展趋势,加速光频梳在激光波长测量领域的应用进程具有重要意义。     

"飞秒激光光学频率梳的研究"通过专家鉴定

计本刊讯(记者马靖通讯员卢敬叁)9月12日,由中国计量科学研究院承担的“飞秒激光光学频率梳的研究”顺利通过鉴定委员会专家的鉴定。该研究成果成功将我国633nm氦氖国家激光波长基准的频率直接溯源到国家铯原子时间频率基准,从根本上解决了我国激光波长基准必须通过国际比对才能实现量值溯源的问题。“飞秒激光光学频率梳的研究”是通过飞秒光梳技术使微波频率与光学频率得到链接,实现了激光频率的直接绝对测量,这项技术被科学界视为光频测量领域的突破性成就。“飞秒光梳”技术是世界科技前沿项目,也是计量学研究的重要课题之一。2001年,中…     

小型光抽运铯束频标在不同抽运-检测机制下的光频移

本文对光抽运铯束频标中４种不同的光抽运、光检测机制下的光频移及其对频标频率准确度的影响作了计算。同时还计算了铯炉温度、微波功率及激光功率等因素的变化对光频移引起的频率移动的影响。