高稳双层恒温晶振的设计

为了提高晶体振荡器的温频特性,设计了双层恒温高稳定度晶体振荡器。振荡器温控系统采用双层控温结构,通过多点加热和多点感温的方式,改进了恒温槽的设计,极大地改善了产品的频率温度稳定度。同时电路采用SC切晶体谐振器和Colpitts电容三点式振荡电路,提高了产品的短期频率稳定度。通过实际测试,该振荡器温度-频率特性和短期频率稳定度分别达到<±2E ^-10(-30~+70 ℃)和<1E ^-12/s的指标,均比同类产品提高1个量级以上,同时其老化率指标可达<5E ^-11/日。     

基于GNSS和ZYNQ的恒温晶振驯服装置研究

为了提高恒温晶振频率的准确度和稳定度,设计了基于ZYNQ技术的GNSS驯服恒温晶振频标装置。在ZYNQ的PL端采用粗测量加细测量的方法测量时间,PS端使用奇异值剔除与滤波算法对测量数据进行处理,实现恒温晶振频率的驯服和时间跟踪。采用模块化设计和编程,提高了装置的通用性和可移植性。通过实验测试,对恒温晶振驯服前后的数据进行多次比对,结果表明其平均频率准确度达到1.09×10^-12,频率稳定度达到8.56×10^-12,其稳定度提升了两个数量级。     

铷87原子双光子跃迁光谱稳频特性研究

铷87的双光子光谱具有高信噪比、无多普勒展宽、窄线宽等特点。构建了基于⁸⁷Rb原子双光子跃迁的光学频率参考，分析测试了影响其短期稳定度的因素。利用778 nm外腔半导体激光器激发双光子跃迁产生420 nm荧光信号，通过荧光信号锁定激光器频率。探讨了谱线线宽、信噪比、功率、温度相关的谱线展宽、光频移、系统结构稳定性和调制宽度等对频移和稳定度的影响。采用螺栓锁紧结构固定光学元件，大幅改善了光学对准引起的稳频误差，通过直接调制激光器电流实现了秒级稳定度为1.5×10^-12、500 s稳定度为2.88×10^-13的光学频率参考。与其他基于饱和吸收的光学频率参考相比，构建的基于⁸⁷Rb原子双光子跃迁的光学频率参考的稳定度提高了10～100倍。光学对准对于提高荧光探测信噪比和优化长期稳定度具有重要意义。验证了内调制实现双光子光学频率参考的可行性，并提出了进一步优化短期稳定度和长期稳定度可采用的技术方案。     

微微秒激光脉冲的非线性光学

众所周知,De Maria等人在1966年首次得到的以锁模方式运转的固体激光器,可以产生持续时间为几个微微秒,功率密度高达10¹⁰瓦/厘米²的光脉冲。利用多级放大可以获得高于10¹²瓦/厘米²的功率密度,也就是说得到大于3×10⁷伏/厘米的电场。这些结果是在两年左右的时间（1966~1968)内获得的,与以往第一代Q开关激光器所获得的结果相比,这是一个巨大的跃进。事实上我们在产生超短脉冲的能力上提高了四个数量级(从10^-8到10¹²秒),而 在产生高峰值功率脉冲的能力上提高了三个数量级（从10⁹瓦到10¹²瓦）,实际上小于10^-13秒的更短的脉冲也能获得,但釆用了比较间接的方法,从而达到了由所采用的激光器的光谱带宽所确定的理论极限。与此同时还发明了测定超短脉冲持续时间的新技术,它比以往的直接测定能力提高了三个数量级(从10^-10秒到10^-13秒)。     

用于原子干涉重力仪的小型频率合成器设计与实现

在原子干涉重力实验中,拉曼激光制备常采用光学锁相环方法,即先将主从激光器拍频信号与6.8 GHz微波信号源进行混频,再与直接数字频率合成信号发生器进行鉴频鉴相,得到的反馈信号用以控制激光器实现低噪声拉曼光输出,而拉曼光相噪将直接影响原子干涉重力仪的灵敏度。本设计采用STM32F103C8T6单片机对LMX2594数字锁相环芯片进行编程控制,通过锁相环频率合成技术,最终获得6.8 GHz的微波信号源。测试结果表明,该微波信号源相位噪声分别为-65.2 dB@1 Hz、-95.3 dB@1 kHz,频率稳定度为2.72×10^-11@1 s,输出功率大于10 dBm。在脉冲间隔时间为100 ms时,信号源对原子干涉重力仪灵敏度的影响为8×10^-8 m/s²/Hz^1/2,分辨率影响为2×10^-8 m/s²@600 s,具有频率稳定度高、相位噪声低等优点,可以满足原子干涉重力实验。     

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。     

用于受控热核聚变的光致离解激光器

1961年 C. Γ. Pаутиан等提出了光致离解激光器的特性是吸收泵浦辐射带足够宽（~10³厘米^-1)，这接近于固体激光的吸收带，同时包。含有较窄的荧光光谱线10^—2~10^-1厘米^-1,这就有可能获得较髙的增益系数和较低的振荡阈值。     

脉冲玻璃激光器产生5~10×1012瓦

美帝散迪厄实验室报导了持续期为3~10×10^-12秒、峰值脉冲功率为10×10¹²瓦的结果。这能量足以将金属加热至华氏2千万度。     

对热核聚变靶进行球形加热的12路大功率激光装置“Deifin”

本文描述了对热核聚变靶进行高温球形加热的12路大功率激光装置“Delfin”。装置包括具有最终的光能量1万焦耳、光脉冲持续时间10^-10~10^-9秒和辐射的发散度约5×10^-4弧度的钕玻璃激光系统，用于激光辐射和等离子体相互作用的真空室，以及研究激光参量和等离子体参量的一套诊断系统。激光系统的光学方案和结构特色正在考虑。分析了不同的辐射聚焦方案，描述了照射靶的高度球对称“Delfin”聚焦系统，这种系统允许在靶面达到的最大通量密度为10¹⁵瓦/厘米²。激光等离子体研究的一些最重要问题和解决这些问题的一般诊断法正在考虑。     

基于TDC的二级频率标准驯服算法

利用全球定位系统(GPS)接收到的秒脉冲(1PPS),对常见的二级频率源温补晶振(TCXO)和相干布局囚禁(CPT)原子钟驯服开展研究。设计了硬件锁相环的驯服方案,利用时间数字转换器(TDC)测量本地分频1PPS与GPS接收机收到的1PPS时间差,实现本地信号相对GPS时间信号的锁定。锁定之后,TCXO实现了万秒稳定度为8.5×10^-12,驯服后3.5×10⁴ s的平均频率准确度提升至5倍以上。此外,深入研究了CPT原子钟的噪声模型,在Matlab上对其进行仿真,建立起频率白噪声和频率随机游走噪声在阿伦方差曲线上的对应关系,对比了平均滤波和平均滤波+卡尔曼滤波2种滤波测频方案对CPT原子钟的驯服效果,频率稳定度在5×10⁴ s时有一个数量级的提升。     

美国东北部电子研究与工程会议点滴

10¹²瓦的巨脉冲：最近在波斯顿举行的东北部电子研究与工程会议的强光会场上,麻省理工学院院长、1964年诺贝尔物理奖金获得者陶恩斯宣称,功率务10¹²瓦、脉冲时间为10^-11秒的光激射器“好象是非常现实的目标”,这类装置“将可用作非常灵巧的雷达”。     

基于WUM精密钟差产品的BDS-3星载原子钟性能评估

导航卫星星载原子钟的在轨性能直接影响导航系统定位、导航与授时(Position, Navigation and Timing, PNT)服务的精度和稳定性。基于武汉大学MGEX分析中心发布的精密卫星钟差产品，对BDS-3卫星星载原子钟的频率稳定性、钟差预报精度和钟速变化特征开展了分析评估。对GPS III和Galileo FOC卫星的星载原子钟性能开展分析，并与BDS-3的星载原子钟性能进行了对比。结果表明，BDS-3 PHM的平均天稳定度为4.62×10^-15, 7 d钟差预报精度为2.3 ns, 10 d钟率变化为1.79×10^-14 s/s,其长期性能优于GPS III和Galileo FOC星载原子钟。值得指出的是，BDS-3 C19 RAFS的在轨性能远优于其他BDS-3 RAFS。     

基于驯服钟控技术的时间频率源设计

标准时间频率信号是系统高效工作的基石,越来越高的时间频率测量精度对时频信号的产生提出了高稳定高准确度的要求。介绍了时间频率源的基本概念,阐述了一种基于驯服钟控技术的高稳定度高准确度时间频率源的基本工作原理及其设计,其输出的频率信号短期稳定度可达1.46×10^-13/s。该设计方案已经成功应用于多个车载测控通信系统。     

卫星导航系统星载钟时域频率稳定度探讨

介绍了四大卫星导航系统采用的时间系统,分析了频率标准的时域频率稳定度研究内容、研究方法,推导了其实用计算方法和公式,主要对近十年以来研究GNSS星载原子钟频率稳定度的测算数据进行了梳理和归纳总结,对比分析了各个导航系统星载原子钟的频率稳定度,综合数据表明大部分星载钟天稳均可达到10^-14量级,其中GPS星载铷钟和Galileo星载PHM钟稳定性最好。     

半导体激光器亚微安级低噪驱动电路设计与稳定性分析

为满足精密测量等领域对半导体激光器的波长稳定性、相位噪声等指标的严苛要求，提出基于系统传递函数理论推导论证与仿真验证相结合的分析方法，并由此设计改进了一款半导体激光器的高稳低噪恒定电流驱动电路。绘制了电流驱动电路的交流小信号模型和交流通路，对电路参数和系统稳定性的关系进行了理论分析，并引入噪声抑制网络对电路进行改进，通过Tina-TI仿真验证了改善后的驱动电路在2 MHz带宽内的噪声抑制能力和稳定性。实验结果表明，恒流驱动电路在3 KHz～2 MHz宽带内交流噪声有效值为224 nA，连续驱动电流2.5 h稳定度优于1.904×10^-6,1 h光功率积分时间1 s时的稳定度为1.177×10^-5。仿真与实验基本相符，驱动电路具有较高的稳定性和噪声抑制能力，同时，该分析方法对半导体激光器的超低噪声的驱动电路设计和优化具有普遍的理论指导意义。     

基于指向误差与不同噪声的星地激光通信系统误码性能分析

为了研究在大气湍流、指向误差以及各种噪声的共同影响下的星地激光通信系统平均误码率性能，采用Gamma-Gamma信道模型，建立了大气湍流与指向误差的组合衰减模型，并结合各种噪声推导出关于组合衰减模型的星地激光通信系统平均误码率的闭合表达式。研究结果表明，当卫星轨道高度为400 km、天顶角为45°、波长为1 550 nm以及等效波束半径和指向误差位移标准差(抖动)的归一化比值为4时，总噪声、热噪声、背景噪声对应的平均误码率分别为1.519×10^-7、6.907×10^-8、1.357×10^-8。     

远紫外电离层高光谱成像仪杂散光抑制研究

电离层空间环境复杂，紫外波段辐射能量微弱，如何抑制远紫外高光谱成像仪杂散光是研究远紫外电离层高光谱载荷的重要环节。依据系统技术要求，给出单超环面光栅型高光谱成像仪杂散光抑制方法，首先分析杂散光的主要来源和传播路径，利用UG软件设计消杂光结构，使用LightTools软件仿真不同视场和不同光栅衍射级次下接收面的能量响应，评估杂散光抑制效果。结果表明：视场外杂散光能量和视场内光线能量量级相差10^-5～10^-7，光栅非工作衍射级次光线能量和工作级次能量量级相差10^-6～10^-8，中心波长处光谱杂光系数为0.9975%，所提方法满足空间远紫外高光谱遥感指标要求。     

巯基乙胺修饰的CdTe量子点对Co2+的荧光响应

采用水热合成方法制备出不同粒径大小的巯基乙胺（CA）修饰的CdTe（CA-CdTe）量子点,并研究CA-CdTe量子点对Co²⁺的荧光响应情况。研究表明Co²⁺对CA-CdTe量子点的荧光具有猝灭作用,并且随着Co²⁺浓度的增加,CA-CdTe量子点的荧光强度逐渐降低。当Co²⁺浓度在0.3×10^-533×10^-5mol·L^-1范围内时,获得了Co²⁺与粒径大小为3.60 nm的CA-CdTe量子点相互作用的Stern-Volmer荧光猝灭方程,线性相关系数R²为0.998,检出限为6.547×10^-7mol·L^-1。利用CA-CdTe量子点荧光分析方法对Co²⁺进行定量分析和检测研究,该方法简便、快速、检出限较低,并为实际水样中Co²⁺的检测分析提供了理论基础。     

超短激光脉冲

我们所说的超短脉冲是指那些持续时间约为10^-13秒到几十个微微秒的光脉冲。由于估计到这种光脉冲可用来研究超高速物理及化学过程,这就推动了获得这种脉冲的研究工作,而且结果很好,在1962年可得到的最短脉冲是10^-8秒,而在1968年便获得了10^-13秒的脉冲,功率达10¹²瓦。取得进展的主要原因是“锁模”方法的成熟,采用这种方法可以安排激光器轴向模之间的相位关系。这里,我们将讨论产生与测量超短脉冲的方法。然后考虑它们在各方面的用途,例如研究受激散射,测定激励志的寿命,以及产生高温等离子体等。     

一种高精度加速度计数字采集电路设计

针对高精度惯性导航装置的需求,设计了一种高精度加速度计数字采集电路。电路采用单恒流源技术降低了电路功耗,采用温度补偿技术提高电路性能,采用FPGA数字集成技术提升电路可靠性。通过对电路的稳定性、线性度、对称性、温度特性等指标的测试,电路稳定性不大于6×10^-6,线性度和对称性均不大于15×10^-6,温度系数小于0.5×10^-6/℃,该电路性能良好,可满足高精度惯性导航装置工程应用需求。