冷镱原子光钟绝对频率测量的关键技术研究

发布时间：2022-08-01 15:17

　　时间单位“秒”是国际单位制（SI）的七个基本单位之一,是目前测量精度最高的物理量。“秒”定义经历了一系列的变迁,1895年至1960年,“秒”定义采用地球时,即1 s=1 day/86400;由于地球自转的变化不能满足高精度需求,1960年,第十一届国际计量大会（CGPM）采用历书时定义“秒”,即1 s=1year/31556925.9747;原子频标的发展能实现和重复更准确和精确的时间,1967年,第十三届CGPM采用原子时代替历书时定义“秒”,即未受到外界环境影响的¹³³Cs原子基态两个超精细结构能级间跃迁9 192 631 770次的时间为1秒。“秒”长被定义为固定的数值,通过全世界铯原子喷泉钟（基准钟）实现守时。国际计量委员会（CIPM）随后选用其他一些原子和离子的跃迁频率作为“秒”的次级定义,这些未受外界环境影响的跃迁频率被定义带有相对不确定度的时间频率标准,规定它们的相对不确定度不能小于复现“秒”的不确定度。五十多年来,基于原子跃迁的微波频率标准不断发展,目前其不确定度和长期不稳定度均在10^-16量级。近年来,基于光频的原子钟迅速... 

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 时间频率计量标准
        1.1.1 守时
        1.1.2 原子时
    1.2 光钟
    1.3 精度、准确度和系统不确定度
    1.4 光钟绝对频率测量
    1.5 论文结构概述
第二章 冷镱原子光钟
    2.1 碱土金属与类碱土金属光钟
    2.2 冷镱原子系统
        2.2.1 镱原子物理特性
        2.2.2 冷镱原子的冷却与装载
        2.2.3 自旋极化态制备
        2.2.4 自旋极化态制备参数优化
    2.3 钟跃迁谱探询和晶格光参数加热
        2.3.1 光抽运归一化探测
        2.3.2 边带谱
        2.3.3 载波谱
        2.3.4 光晶格中原子温度测量与参数加热
    2.4 光钟的闭环锁定与同步比对
    2.5 多种波长的激光稳频
    2.6 本章小结
第三章 超稳钟激光系统
    3.1 30 cm ULE超稳腔
        3.1.1 超稳腔参数
        3.1.2 超稳腔支撑和真空室
        3.1.3 超稳腔热噪声
    3.2 超稳钟激光实验装置
        3.2.1 光纤相位噪声抑制系统
        3.2.2 稳光功率系统
        3.2.3 EOM温控
    3.3 超稳钟激光锁定
        3.3.1 PDH锁定系统
        3.3.2 稳定度和线宽估测
    3.4 本章小结
第四章 光梳测量光学频率
    4.1 光纤光梳介绍
        4.1.1 光梳的基本特征
        4.1.2 光纤光梳的构成
    4.2 重复频率和零频锁定
        4.2.1 零频与重复频率射频锁定
        4.2.2 重复频率光频锁定
    4.3 光梳测量光学频率
    4.4 本章小结
第五章 冷镱原子光钟绝对频率测量初探
    5.1 光钟绝对频率测量方案
    5.2 ECNU氢钟
    5.3 基于卫星链路的时间频率传递
    5.4 冷镱原子光钟绝对频率测量方案
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 博士期间工作总结及创新点
    6.2 工作展望
参考文献
博士期间研究成果
致谢



本文编号：3667690