基于相干布居囚禁原理的新型原子钟

NTSC-IR > 量子频标研究室

	基于相干布居囚禁原理的新型原子钟
	郭文阁; 张首刚; 姜海峰; 刘海峰
	2006
会议名称	中国光学学会2006年学术大会
页码	31
会议日期	2006
会议地点	中国广东广州
摘要	近年来,基于相干布居囚禁原理的新型原子钟由于其优越的性能和潜在的军事和民用前景, 受到了国内外频标界研究人员的广泛关注。在欧洲,依托于Galileo计划,意大利国家电子研究所(IEN) 正在研制的CPT 87Rb maser(物理部分功耗约0．5 W),近期已获得了秒稳8×10-13,10000秒的稳定度为 3×10-14的实验结果。而且还有很大的改进空间。国家授时中心量子频标研究团组瞄准这一国际前沿,开展了基于相干布居囚禁原理(Coherent Population Trapping)的新型原子钟——CPT 87Rb maser的研制工作。我们在Λ-型三能级原子系统模型的基础上,采用半经典的密度矩阵方法分析了87Rb气体的相干布居囚禁现象。数值模拟结果显示,当两束相干激光频率差等于87Rb原子的两个基态超精细结构子能级频率差时,87Rb气体具有荧光暗线和相干微波辐射的特性。它们可以作为相干布居囚禁原子频标的物理基础。利用荧光暗线可实现被动型相干布居囚禁原子频标,用相干微波可实现主动型相干布居囚禁原子频标。本文简要介绍了该原子钟的工作原理和国内外的研究现状,报道了实现主动型相干布居囚禁原子频标的设计框图及我们的研究进展。在目前报道的原子钟结构基础上,我们在研制新型CPT Maser 原子钟实验装置上进行了改进；其一,为提高原子钟的连续可靠性,我们开发全自动控制的、稳定可靠的小型半导体激光系统。该自动系统能够为钟频率伺服系统提供激光器运行状态信号,以便避免误控制和实时监控钟运行状态。其二,在频率合成链路方面,不同于传统原子钟在微波信号频率伺服控制处理方法,为减小钟物理部分的鉴频误差电信号对本地晶体振荡器频率稳定度的影响,我们采用数字频率补偿方法,而非象传统伺服锁频方法那样直接控制该晶振频率。该方法还可以避免因晶振老化引起的频率溢出调节范围而造成的失锁,也可使我们灵活的采用合理的数据处理方法和计算参数来充分利用本地晶体振荡器优良的短稳特性和提高原子钟长期稳定度。
部门归属	量子频标研究室
关键词	量子频标相干布居囚禁原子钟激光稳频 87rb\|abstract 近年来基于相干布居囚禁原理的新型原子钟由于其优越的性能和潜在的军事和民用前景受到了国内外频标界研究人员的广泛关注。在欧洲依托于galileo计划意大利国家电子研究所(Ien) 正在研制的cpt 87rb Maser(物理部分功耗约0．5 w) 近期已获得了秒稳8×10-13 10000秒的稳定度为 3×10-14的实验结果。而且还有很大的改进空间。国家授时中心量子频标研究团组瞄准这一国际前沿开展了基于相干布居囚禁原理(Coherent Population Trapping)的新型原子钟——cpt 87rb Maser的研制工作。我们在λ-型三能级原子系统模型的基础上采用半经典的密度矩阵方法分析了87rb气体的相干布居囚禁现象。数值模拟结果显示当两束相干激光频率差等于87rb原子的两个基态超精细结构子能级频率差时 87rb气体具有荧光暗线和相干微波辐射的特性。它们可以作为相干布居囚禁原子频标的物理基础。利用荧光暗线可实现被动型相干布居囚禁原子频标用相干微波可实现主动型相干布居囚禁原子频标。本文简要介绍了该原子钟的工作原理和国内外的研究现状报道了实现主动型相干布居囚禁原子频标的设计框图及我们的研究进展。在目前报道的原子钟结构基础上我们在研制新型cpt Maser 原子钟实验装置上进行了改进其一为提高原子钟的连续可靠性我们开发全自动控制的稳定可靠的小型半导体激光系统。该自动系统能够为钟频率伺服系统提供激光器运行状态信号以便避免误控制和实时监控钟运行状态。其二在频率合成链路方面不同于传统原子钟在微波信号频率伺服控制处理方法为减小钟物理部分的鉴频误差电信号对本地晶体振荡器频率稳定度的影响我们采用数字频率补偿方法而非象传统伺服锁频方法那样直接控制该晶振频率。该方法还可以避免因晶振老化引起的频率溢出调节范围而造成的失锁也可使我们灵活的采用合理的数据处理方法和计算参数来充分利用本地晶体振荡器优良的短稳特性和提高原子钟长期稳定度。
收录类别	CNKI
语种	中文
文献类型	会议论文
条目标识符	http://210.72.145.45/handle/361003/5178
专题	量子频标研究室
推荐引用方式 GB/T 7714	郭文阁,张首刚,姜海峰,等. 基于相干布居囚禁原理的新型原子钟[C],2006:31.

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