锶原子锁频系统的小型化以及永磁体塞曼减速器的研制

发布时间：2017-04-18 14:02

  本文关键词：锶原子锁频系统的小型化以及永磁体塞曼减速器的研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着激光冷却技术、超窄线宽激光技术以及飞秒光梳的发展,光钟的稳定度和不确定度都已进入10-18量级。锶(Strontium,Sr)原子作为研究光钟的原子之一,具有丰富的同位素,跃迁谱线的自然线宽可达mHz量级,所以锶原子光钟是世界上性能最好的光钟。锶原子光晶格钟的性能优势,使它有望成为新一代时间定义的基准。国家授时中心于2007年开始投入到锶原子光晶格钟的研制工作中,本文主要围绕锶原子光晶格钟的小型化展开,对小型化的锶原子束系统的研制以及性能评定。发展空间光钟可对现有的全球定位系统进行改进,空间光钟的发展需要对光钟小型化,锶光钟作为性能最好的光钟,其小型化是目前研究的重点。本文主要研究的是小型化锶原子光晶格钟的物理真空系统,对锶原子炉、塞曼减速器、差分管和磁光阱腔进行小型化研制。将锶原子光晶格钟主真空系统从原来的180cm小型化至90cm,将磁光阱腔的直径由原来的50cm减小至12cm,锁频系统从原来的85cm小型化至45cm。实验用激光诱导荧光的方法对小型化的锶原子束系统的原子通量进行测量,对小型化的锶原子束的偶极跃迁和互组跃迁荧光信号的线宽进行了测量,用以估算原子束的发散角。对激光扫描频率与谱线线宽的关系进行了理论分析和实验测量,实验测量值与理论分析符合较好。最后对永磁体塞曼减速器对热原子的速度分布的影响进行了实验测量,由此可以判断永磁体塞曼减速器的减速效率。
【关键词】：锶原子光钟 小型化 锁频系统 塞曼减速器 原子通量
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH714.14;TH132.46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 锶原子光钟的发展12-13
• 1.2 小型化光钟的意义与进展13-16
• 1.3 论文的主要内容16-18
• 第二章 锶原子束系统小型化的实现与改进18-40
• 2.1 锶原子炉20-24
• 2.2 塞曼减速器24-35
• 2.2.1 永磁体塞曼减速器25-27
• 2.2.2 多组线圈塞曼减速器27-33
• 2.2.3 塔状线圈塞曼减速器33-35
• 2.3 差分管35-40
• 第三章 小型化锶原子束锁频系统的研制40-54
• 3.1 锁频的基本原理40-41
• 3.2 激光稳频的方法41-44
• 3.3 锁频系统原子通量的测量44-54
• 3.3.1 测量锁频系统原子通量的理论分析45-46
• 3.3.2 测量锁频系统原子通量的实验装置46-50
• 3.3.3 测量结果及其分析50-54
• 第四章 小型化系统荧光谱线的研究54-62
• 4.1 小型化系统谱线线宽的测量54-56
• 4.2 激光的扫描频率对谱线线宽的影响56-58
• 4.3 永磁体塞曼减速器的减速效率58-62
• 第五章 总结与展望62-66
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 攻读学位期间发表的学术论文目录72-73

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本文编号：315015