本文關鍵詞：CPT原子鐘原子泡測試系統(tǒng)研制

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【摘要】：時間標準是萬物運動和變化的標尺。原子鐘是目前世界上人類發(fā)明的最準確的計時工具,為人類生活提供了巨大便利。原子鐘利用本地振蕩器去鎖定原子超精細能級,從而得到準確性和穩(wěn)定度非常高的頻率基準。傳統(tǒng)原子鐘由于體積和功耗過大,阻礙了其廣泛使用。因此,微型化及低功耗的原子鐘便呈現出廣闊的應用前景,具有越來越重要的現實意義。相較于傳統(tǒng)原子鐘,采用相干布居囚禁(Coherent Population Trapping,CPT)原理的原子鐘不再需要微波諧振腔,尺寸上也就不受制于輻射場的波長限制,因而具有理想的微型化和集成化潛力,相應的功耗也將大大降低。CPT原子鐘的原子泡可分為玻璃泡和MEMS泡,原子泡在原子鐘整個系統(tǒng)中起決定性作用。如何快速檢測物理泡的好壞已成為原子鐘研制過程中至關重要的一個環(huán)節(jié)。本論文旨在搭建一套快速、簡單、有效的CPT原子鐘原子泡測試系統(tǒng),采用這套系統(tǒng)可以快速有效地檢測原子鐘物理泡的功能與性能。該測試系統(tǒng)主要包括溫控模塊、VCSEL激光器、原子泡、支架、光電探測器等,所用到的測試電路主要包括物理封裝加熱電路、激光器掃頻電路、光電檢測電路。目前各部分電路已設計完成,滿足測試要求。采用該套測試系統(tǒng)可以簡單快捷地檢測出原子泡的吸收峰,為比較原子泡的功能和性能提供了很大便利,對于后期原子鐘的研制工作具有重要意義。本文從CPT原子鐘的構造和工作原理入手,介紹了CPT原子鐘測試系統(tǒng)的搭建,測試電路的實現以及整體工作情況。對于一級閉環(huán)所用到的溫控伺服環(huán)路和激光器電流伺服環(huán)路的設計進行介紹。介紹了CPT原子鐘物理泡的兩種不同制備方法:傳統(tǒng)吹玻璃方式、MEMS工藝。最后基于之前搭建的測試系統(tǒng),對制備成功的玻璃泡和MEMS泡進行測試,改變測試條件,分析測試結果,得出結論。
【關鍵詞】：相干布居囚禁 原子泡 測試系統(tǒng) 伺服環(huán)路 吸收峰
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM935.115
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-12
• 1.1 引言9
• 1.2 課題的背景和意義9-11
• 1.3 本論文的研究內容和主要工作11
• 1.4 論文的章節(jié)結構11-12
• 第二章 原子鐘的構造與工作原理12-20
• 2.1 原子鐘的介紹12-16
• 2.1.1 原子鐘發(fā)展簡述12-13
• 2.1.2 芯片級原子鐘系統(tǒng)框架13-16
• 2.2 CPT原子鐘實現方案16-18
• 2.2.1 銣/銫堿金屬比較16
• 2.2.2 堿金屬D1/D2 線比較16-18
• 2.3 CPT原子鐘工作原理18-19
• 2.3.1 相干光束18
• 2.3.2 接收檢測18-19
• 2.4 小結19-20
• 第三章CPT原子鐘測試系統(tǒng)搭建20-31
• 3.1 原子鐘實驗系統(tǒng)搭建20-26
• 3.1.1 VCSEL激光器20-23
• 3.1.2 1/4 玻片23
• 3.1.3 原子泡23-24
• 3.1.4 支架24-25
• 3.1.5 光電探測器25-26
• 3.2 原子鐘測試電路設計26-30
• 3.2.1 物理封裝加熱電路設計26-27
• 3.2.2 激光器掃頻電路設計27-28
• 3.2.3 光電檢測電路設計28-29
• 3.2.4 各部分電路PCB設計29-30
• 3.3 原子鐘測試系統(tǒng)整體介紹30-31
• 第四章CPT原子鐘伺服環(huán)路設計31-37
• 4.1 溫控伺服環(huán)路設計31-35
• 4.2 激光器電流伺服環(huán)路設計35-37
• 第五章 CPT原子鐘物理泡測試37-50
• 5.1 測試環(huán)境37
• 5.2 測試對象37-39
• 5.3 玻璃泡測試39-41
• 5.4 MEMS泡測試41-45
• 5.4.1 實驗裝置與測試環(huán)境41-42
• 5.4.2 測試過程與實驗結果42-45
• 5.5 加RF調制后的銫原子吸收峰45-49
• 5.6 小結49-50
• 第六章 總結與展望50-51
• 6.1 總結50
• 6.2 展望50-51
• 參考文獻51-55
• 參與科研項目、發(fā)表論文、專利以及獲獎情況55-56
• 致謝56-57

【相似文獻】

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1 邱毅;曹振中;袁曉銘;徐進;;唐山地區(qū)可液化場地標準CPT指標及其與剪切波速的關系[J];地震工程與工程振動;2010年02期

2 邱實;張軍海;;從CPT原子鐘到光鐘[J];中國科學院上海天文臺年刊;2007年00期

3 ;武漢物數所CPT原子鐘研究取得新進展[J];中國西部科技;2008年21期

4 靳力;w，

本文編號：729040