冷鐿原子光鐘絕對頻率測量的關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時間:2022-08-01 15:17
時間單位“秒”是國際單位制(SI)的七個基本單位之一,是目前測量精度最高的物理量!懊搿倍x經(jīng)歷了一系列的變遷,1895年至1960年,“秒”定義采用地球時,即1 s=1 day/86400;由于地球自轉(zhuǎn)的變化不能滿足高精度需求,1960年,第十一屆國際計量大會(CGPM)采用歷書時定義“秒”,即1 s=1year/31556925.9747;原子頻標的發(fā)展能實現(xiàn)和重復(fù)更準確和精確的時間,1967年,第十三屆CGPM采用原子時代替歷書時定義“秒”,即未受到外界環(huán)境影響的133Cs原子基態(tài)兩個超精細結(jié)構(gòu)能級間躍遷9 192 631 770次的時間為1秒!懊搿遍L被定義為固定的數(shù)值,通過全世界銫原子噴泉鐘(基準鐘)實現(xiàn)守時。國際計量委員會(CIPM)隨后選用其他一些原子和離子的躍遷頻率作為“秒”的次級定義,這些未受外界環(huán)境影響的躍遷頻率被定義帶有相對不確定度的時間頻率標準,規(guī)定它們的相對不確定度不能小于復(fù)現(xiàn)“秒”的不確定度。五十多年來,基于原子躍遷的微波頻率標準不斷發(fā)展,目前其不確定度和長期不穩(wěn)定度均在10-16量級。近年來,基于光頻的原子鐘迅速...
【文章頁數(shù)】:129 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 時間頻率計量標準
1.1.1 守時
1.1.2 原子時
1.2 光鐘
1.3 精度、準確度和系統(tǒng)不確定度
1.4 光鐘絕對頻率測量
1.5 論文結(jié)構(gòu)概述
第二章 冷鐿原子光鐘
2.1 堿土金屬與類堿土金屬光鐘
2.2 冷鐿原子系統(tǒng)
2.2.1 鐿原子物理特性
2.2.2 冷鐿原子的冷卻與裝載
2.2.3 自旋極化態(tài)制備
2.2.4 自旋極化態(tài)制備參數(shù)優(yōu)化
2.3 鐘躍遷譜探詢和晶格光參數(shù)加熱
2.3.1 光抽運歸一化探測
2.3.2 邊帶譜
2.3.3 載波譜
2.3.4 光晶格中原子溫度測量與參數(shù)加熱
2.4 光鐘的閉環(huán)鎖定與同步比對
2.5 多種波長的激光穩(wěn)頻
2.6 本章小結(jié)
第三章 超穩(wěn)鐘激光系統(tǒng)
3.1 30 cm ULE超穩(wěn)腔
3.1.1 超穩(wěn)腔參數(shù)
3.1.2 超穩(wěn)腔支撐和真空室
3.1.3 超穩(wěn)腔熱噪聲
3.2 超穩(wěn)鐘激光實驗裝置
3.2.1 光纖相位噪聲抑制系統(tǒng)
3.2.2 穩(wěn)光功率系統(tǒng)
3.2.3 EOM溫控
3.3 超穩(wěn)鐘激光鎖定
3.3.1 PDH鎖定系統(tǒng)
3.3.2 穩(wěn)定度和線寬估測
3.4 本章小結(jié)
第四章 光梳測量光學(xué)頻率
4.1 光纖光梳介紹
4.1.1 光梳的基本特征
4.1.2 光纖光梳的構(gòu)成
4.2 重復(fù)頻率和零頻鎖定
4.2.1 零頻與重復(fù)頻率射頻鎖定
4.2.2 重復(fù)頻率光頻鎖定
4.3 光梳測量光學(xué)頻率
4.4 本章小結(jié)
第五章 冷鐿原子光鐘絕對頻率測量初探
5.1 光鐘絕對頻率測量方案
5.2 ECNU氫鐘
5.3 基于衛(wèi)星鏈路的時間頻率傳遞
5.4 冷鐿原子光鐘絕對頻率測量方案
5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 博士期間工作總結(jié)及創(chuàng)新點
6.2 工作展望
參考文獻
博士期間研究成果
致謝
本文編號:3667690
【文章頁數(shù)】:129 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 時間頻率計量標準
1.1.1 守時
1.1.2 原子時
1.2 光鐘
1.3 精度、準確度和系統(tǒng)不確定度
1.4 光鐘絕對頻率測量
1.5 論文結(jié)構(gòu)概述
第二章 冷鐿原子光鐘
2.1 堿土金屬與類堿土金屬光鐘
2.2 冷鐿原子系統(tǒng)
2.2.1 鐿原子物理特性
2.2.2 冷鐿原子的冷卻與裝載
2.2.3 自旋極化態(tài)制備
2.2.4 自旋極化態(tài)制備參數(shù)優(yōu)化
2.3 鐘躍遷譜探詢和晶格光參數(shù)加熱
2.3.1 光抽運歸一化探測
2.3.2 邊帶譜
2.3.3 載波譜
2.3.4 光晶格中原子溫度測量與參數(shù)加熱
2.4 光鐘的閉環(huán)鎖定與同步比對
2.5 多種波長的激光穩(wěn)頻
2.6 本章小結(jié)
第三章 超穩(wěn)鐘激光系統(tǒng)
3.1 30 cm ULE超穩(wěn)腔
3.1.1 超穩(wěn)腔參數(shù)
3.1.2 超穩(wěn)腔支撐和真空室
3.1.3 超穩(wěn)腔熱噪聲
3.2 超穩(wěn)鐘激光實驗裝置
3.2.1 光纖相位噪聲抑制系統(tǒng)
3.2.2 穩(wěn)光功率系統(tǒng)
3.2.3 EOM溫控
3.3 超穩(wěn)鐘激光鎖定
3.3.1 PDH鎖定系統(tǒng)
3.3.2 穩(wěn)定度和線寬估測
3.4 本章小結(jié)
第四章 光梳測量光學(xué)頻率
4.1 光纖光梳介紹
4.1.1 光梳的基本特征
4.1.2 光纖光梳的構(gòu)成
4.2 重復(fù)頻率和零頻鎖定
4.2.1 零頻與重復(fù)頻率射頻鎖定
4.2.2 重復(fù)頻率光頻鎖定
4.3 光梳測量光學(xué)頻率
4.4 本章小結(jié)
第五章 冷鐿原子光鐘絕對頻率測量初探
5.1 光鐘絕對頻率測量方案
5.2 ECNU氫鐘
5.3 基于衛(wèi)星鏈路的時間頻率傳遞
5.4 冷鐿原子光鐘絕對頻率測量方案
5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 博士期間工作總結(jié)及創(chuàng)新點
6.2 工作展望
參考文獻
博士期間研究成果
致謝
本文編號:3667690
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