NIM的微波-光学频率基准研究——复现米和秒定义

报道中国计量科学研究院(NIM)在微波-光学频率计量研究的新进展:用NIM4激光冷却-铯原子喷泉钟复现国际单位制(SI)时间单位秒(s),用飞秒(FS)光学频率梳间接复现长度单位米(m)并标定稳频激光波长实际实施米定义.NIM4铯原子喷泉钟的不确定度达到5×10-15,飞秒(FS)光梳锁定到NIM4钟控制的氢钟后,其频率不确定度为2.2×10-14.在此基础上讨论铯原子喷泉钟、稳频激光、FS光梳的作用、意义和相互关系.最后简要介绍NIM5铯原子喷泉钟的研究进展和2006年起NIM立题研制锶原子存储光钟.     

NIM的微波－光学频率基准研究 ———复现米和秒定义

报道中国计量科学研究院（NIM）在微波－光学频率计量研究的新进展：用NIM４激光冷却－铯原子 喷泉钟复现国际单位制（SI）时间单位秒（s）,用飞秒（FS）光学频率梳间接复现长度单位米（m）并标定稳频 激光波长实际实施米定义。NIM４铯原子喷泉钟的不确定度达到５×１０－１５,飞秒（FS）光梳锁定到NIM４钟控制的 氢钟后,其频率不确定度为２畅２×１０－１４。在此基础上讨论铯原子喷泉钟、稳频激光、FS光梳的作用、意义和相互 关系。最后简要介绍NIM５铯原子喷泉钟的研究进展和２００６年起NIM立题研制锶原子存储     

"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…     

基于双光子光谱的光学频率标准

首先概述了双光子跃迁的基本原理,然后介绍了连续光和脉冲光激发双光子跃迁的光学频率标准在实验上的进展,考虑到目前双光子光学频率标准的短期稳定度主要受限于本振,因此发展高功率低频率噪声的激光器用于抑制散粒噪声和互调制噪声是提高双光子光学频率标准短期稳定度的最直接有效的办法。最后介绍了双光子光学频率标准在科学上和工程上的应用。基于双光子直接光梳光谱的氢原子能级间距的测量已经成为测量里德堡常数和质子电荷半径的重要实验技术之一,在量子电动力学的检验中发挥着重要作用。双光子光学频率标准和微腔光梳的结合也为光学原子钟的小型化和集成化提供了新的可能。     

从长度单位米到时间单位秒:稳频激光-飞秒光梳-铯原子喷泉钟-光钟

报道了中国计量科学研究院(NIM)在复现国际单位制(SI)长度单位米和时间单位秒的研究进展,包括稳频激光、NIM4铯原子喷泉钟和飞秒光学频率梳.NIM4钟不确定度达4.4×10-15,NIM在研的飞秒光梳将以优于1×10-13的不确定度实现光学波长向微波频率的溯源.文中还讨论了127I2饱和吸收633nm 3次谐波稳频的HeNe激光波长比5次谐波稳频的更"准确";指出飞秒光梳是从动跟踪系统,描述它的性能指标应当是它的跟踪精度;估计了用"吸收室-原子束-原子喷泉-原子/离子存储"4种不同原理所建频标可能达到的不确定度极限.最后简略展望时间频率基准研究的新动向--光钟.     

中国计量测试学会科学技术进步奖获奖项目简介

<正>一等奖基础进步奖掺Er光纤飞秒光学频率梳的研究与应用近年来,作为新一代飞秒光梳技术的掺Er光纤飞秒光学频率梳,已成为飞秒光梳技术发展的主流方向并逐步突破时间频率领域,成为许多高端研究领域的基础性科学仪器。中国计量科学研究院首次在国内研制成功了基于掺Er光纤飞秒激光器的光学频率梳,具有填补了国内掺Er光纤光梳的技术空白,满足了国家波长基     

NPL:用光频梳测量光学原子钟的频率

<正>英国国家物理实验室(NPL)的研究人员证明了两种不同类型的飞秒光频梳之间具有高度一致性,飞秒光频梳是用来测量新一代原子钟频率的仪器。NPL的基准钟是一台铯原子喷泉钟,复现现在的利用铯原子定义的SI单位"秒"。但是,现在科学家研究的光钟的计时准确度比现有最好的铯原子钟的准确度都高,光学原子钟利用的是激光冷却的离子和原子。计时准确度的提高说明未来科学家会利用光学频率重新定义秒。但是作为基础,要先比较多种类型的     

光梳光谱仪技术及其应用

光学频率梳具有频谱范围宽、频率稳定等优点,在精密测量领域得到广泛应用。本文介绍了国内外光梳光谱仪的研究现状与技术原理,并在此基础上设计的一套Pound-Derver-Hall(PDH)腔长稳定的光梳光谱仪装置模型,为光梳在气体计量领域的应用研究打下基础。     

全固态飞秒光学频率梳研究进展及展望

自1999年至今,光学频率梳（Optical Frequency Comb,OFC）经历了二十多年的快速发展。基于飞秒激光的光学频率梳在频率计量学、超快光谱学、光学频率标准、阿秒脉冲的产生、多脉冲时域合成等众多前沿研究领域中发挥了不可替代的作用。特别是继飞秒钛宝石激光频率梳、飞秒光纤激光频率梳之后,基于二极管激光直接泵浦的全固态飞秒激光频率梳由于兼具钛宝石激光噪声低、重复频率高,光纤激光结构紧凑、电光效率高的共同优势,引起了许多研究组的兴趣,并取得系列有意义的进展。本文综述了全固态光学频率梳的发展和已取得的典型应用,并结合笔者所在课题组取得的研究成果,对全固态光学频率梳未来的发展方向进行展望,为促进全固态飞秒锁模振荡器的发展提供借鉴。     

大尺寸计量中双光梳绝对测距方法的研究进展

大尺寸计量中广泛采用增量式激光干涉仪作为量值传递的计量标准,在测量过程中易发生断光影响,严重限制测量灵活性。近年来,以飞秒光学频率梳为光源的高精度绝对测距方法得到了迅猛发展,特别是双光梳异步光学采样绝对测距方法,利用具有微弱重频差的两台飞秒光学频率梳能够实现大量程、高精度和高更新率的绝对距离测量。以大尺寸激光绝对测距和飞秒光学频率梳绝对测距为切入点,详细综述了现阶段大尺寸双光梳绝对测距的研究进展;针对大尺寸计量场景分析了双光梳绝对测距现存的瓶颈,并对此开展了双光梳光源搭建与优化、测距精度优化、测距系统设计和测距性能验证等深入研究,最后对双光梳绝对测距在大尺寸计量中未来的应用方向提出了展望。     

国家计量院飞秒激光光学频率梳获国家科技进步二等奖

<正>本刊讯中共中央、国务院日前在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。会上,中国计量科学研究院(以下简称"国家计量院")完成的"飞秒激光光学频率梳"项目,荣获国家科学技术进步二等奖。这是国家计量院自2006年以来连续4年获得国家科学技术进步奖。该项目研制完成了我国第一台飞秒光梳测量装置,在国内首次     

2000年NIM铯冷原子喷泉时间频率基准装置研究的进展

本文报导了中国计量科学研究院(MM)研制新一代"激光冷却铯原子喷泉"国家时间频率基准装置的进展实现了从磁光阱(MOT)过渡到光学黏胶(OM)装载-冷却铯(Cs)原子,利用飞行时间(TOF)法记录到信噪比优于40的原子云荧光信号;原子经后冷却达到(10～20)μK;用光学黏胶从铯蒸气直接获得了冷原子云.并给出了对实验的讨论.     

２０００年ＮＩＭ铯冷原子喷泉时间频率基准装置研究的进展

本文报导了中国计量科学研究院（ＮＩＭ）研制新一代“激光冷却铯原子喷泉”国家时间频率基准装置的进展,实现了从磁光阱（ＭＯＴ）过渡到光学黏胶（ＯＭ）装载－冷却铯（Ｃs)原子,利用飞行时间（ＴＯＦ）法记录到信噪比优于４０的原子云荧光信号,原子经后冷却达到（１０－２０)uK,用光学黏胶从铯蒸气直接获得了冷原子云,并给出了对实验的讨论。     

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.     

NIM铯原子喷泉实现MOT—OM原子云并冷却到10μK

报道了中国计量科学研究院（NIM）研制新一代“激光冷却－铯原子喷泉”国家时间频率基准装置的进展。实现了铯（Cs)原子从磁光阱(MOT)过渡到光学阻尼(OM)装载－冷却，利用飞行时间法记录到信噪比优于40的原子云荧光信号；原子经后冷却达到（10－15）μK；用OM从铯蒸气直接获得了冷原子云。     

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。     

中国锶光钟:1.38亿年不差一秒

<正>笔者日前从中国计量科学研究院获悉,该院研制的锶87原子光晶格钟(以下简称锶光钟)数据首次被国际频率标准工作组采纳,为我国未来在重新定义秒的国际问题上争得了话语权。中国计量院锶原子光晶格钟研究工作始于2007年,由方占军研究员领衔的创新团队承担。2015年7月,该团队顺利完成了锶光钟的第一次系统频移评定和绝对频率测量工作,准确度达到2.3×10-16,相当于1.38亿年不差一秒。方占军告诉笔者,锶光钟是目前世界上频率稳定度最高的原子钟,也是研究最多的冷原子光晶格钟,高出现行     

“飞秒激光光学频率梳的研究”通过鉴定

2006年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。     

基于光学锁相环的高稳定度激光稳频方法研究

报道了一种基于光学锁相环的高稳定度激光稳频方法,用于提高可调谐外腔半导体激光器(TECDL)的频率稳定度和准确度。自行研制的光学锁相环电路采用数字鉴相与差分运算相结合的方式获得高灵敏度的鉴频鉴相误差信号,并通过高速模拟PID实现整个系统的闭环锁定。利用该光学锁相环系统进行了TECDL偏频锁定至光学频率梳(OFC)的实验,实验结果表明环路锁定后拍频频率波动在±0.3Hz范围内,偏置频率为50MHz时,光学锁相环系统在1s和1000s积分时间的相对阿伦方差分别为1.5×10^-9和8.5×10^-13。系统锁定后,拍频线宽由500kHz压缩至2kHz。该研究表明采用基于光学锁相环的激光稳频方法可以实现亚Hz级的激光频差控制,通过将TECDL偏频锁定至高稳定度的参考激光源可显著提高其频率稳定度,使其能够满足超精密测量、冷原子/离子干涉测量等领域对激光频率稳定度和准确度的要求。     

时间单位秒的次级表示及其推荐辐射标准频率

国际计量委员会（CIPM）下设的时间频率咨询委员会（CCTF）,于2006年9月14—15日在巴黎召开第17次会议。会议鉴于： （1）近年来,飞秒激光光学频率梳实现了微波一光学频率的直接准确测量; （2）几种候选辐射标准频率的不确定度持续减小。