摘要：原子钟作为目前最精密的计时仪器,在国民经济和国家安全各领域发挥着重要作用。在地球轨道卫星上运行高精度原子钟,可以在地球大范围内开展高精度时间同步与比对。不同于以往通过抛射冷原子团两次经过微波腔实现Ramsey微波作用的空间冷原子钟,提出了一种新型的基于腔内原位探测的空间冷原子微波钟方案,在同一微波谐振腔内先后完成铷87原子的激光冷却、原子微波相互作用、冷原子探测等过程。该方案可以更好的利用微重力环境提高钟周期中原子与微波相互作用时间的占空比,从而有效减小Dick效应对原子钟性能的影响。介绍了冷原子微波钟系统设计与工作原理,给出了微重力环境下性能分析和预期指标,最后展示了冷原子微波钟地面测试中获得的大约为1.35×10^(-12)τ^(-1/2)的频率稳定度,初步展示了新型空间冷原子钟方案的可行性。

摘要：提出了一种类周期加载微波腔结构,通过理论和全电磁 2.5 维相对论粒子模拟程序计算,证实了电子束可以与这种谐振腔结构发生相互作用。基于该谐振腔特点,通过ASTRA程序(包含电子束自身空间电荷场的粒子运动模拟程序)设计和优化了一个 X波段的类周期加载微波腔振荡器,该振荡器的束波转换效率理论值可达52%,工作频率为9.4 GHz。然后用全电磁2.5维相对论粒子模拟程序进行了进一步的优化,模拟中,输入电压700 kV,电流6.6 kA,磁场4.4 T,其输出功率为1.67 GW,束波转换效率达到36%。实验上输出微波峰值功率达到1.3 GW,脉宽26 ns,束波转换效率为26%。

摘要：首先对一体化的积分球微波腔进行了论证,然后进行了设计、仿真和加工实测。采用单端环耦合的方式进行微波激励,分别对从圆柱腔的端面及侧面耦合的方式进行了仿真,结果发现在圆柱腔侧面耦合能得到较好的场型分布。实现了通过微调耦合环的方式进行模式选择的新方法,这种方法简便易行,且能有效减小微波腔的体积。测试结果表明设计的微波腔体积小、结构稳定,能同时满足积分球冷却和微波腔的功能要求即实现了积分球与微波腔一体化的要求,更重要的是一体化结构不需要使用漫反射涂料,不会影响腔的模式及场型分布,有利于提高钟信号的信噪比和对比度。

摘要：本文从高功率微波器件中电子俘获、群聚和换能的束波互作用过程出发 ,提出了类周期加载微波腔微波腔 ;同时根据微波场对电子运动的影响 ,研究了电子束在这类微波腔中俘获、群聚和换能的束波互作用过程 ,以及电子运动对微波场的影响 .基于 80 0kV、8kA的环形电子束 ,采用SUPPERFISH程序设计了Ku波段类周期加载微波腔 ,在2 .5维PIC程序模拟上获得了Ku波段 (13.5GHz)、峰值功率为 2 .4GW的微波输出 ,效率接近 4 0 % .,

摘要：设计出一种用于气泡铷原子频标的新型环极式感容结构微波腔,它具有结构简单、加工方便、微波场模式优越、腔频易调等优点。用该微波腔研制的铷频标具有很高的信噪比,短期频率稳定度达到2.2×10-12/τ,此结果表明该微波腔可用于制作高性能铷原子频标。

摘要：对文献报道的蓝宝石加载微波腔进行了性能分析，并根据该分析结果设计了可以实际使用的蓝宝石贮存泡和微波腔。通过实际测量，新型蓝宝石微波腔的Q值可达70000，Q×η为39200左右。通过在腔内添加负温度系数晶体——钛酸锶（SiTiO3），有效地将该腔体的温度系数从-56．3kHz／℃减小到了-34．5kHz／℃，而微波腔的Q值始终保持在60000以上。

摘要：　准周期加载微波腔的基本结构是周期结构,在强引导磁场作用下,强流电子束同微波强作用产生高功率微波;作用过程分为三个阶段:电子俘获、群聚和换能;而周期结构的作用主要在于电子俘获。适当设计的结构,不仅束波转换效率高,而且对电子束质量(如能散)的要求也不高。从微波场对电子运动的影响,研究了电子束在微波腔中的俘获、群聚和换能的束波互作用过程。基于760kV,7kA的环形电子束,采用准周期加载微波腔结构,在模拟上获得了X波段(9.3GHz)峰值功率为1.3GW的微波输出,效率接近24%。

摘要：高精度空间冷原子钟在基础物理研究、导航定位系统,以及深空探测领域均有重要应用。为此,设计了一种结合激光冷却与原子原位探测方案的新型微波腔,在该微波腔中心可以俘获与冷却铷原子,然后在微重力环境下对冷原子样品开展原子钟操作。该方案相对于已有的空间冷原子钟方案,在减少冷原子损耗、死时间占比和分布腔相移上具有较大的优势。分析了微波腔的详细结构与光学设计,确定了微波腔需要的基本参数,并对微波腔内部的微波磁场进行了仿真分析。在已完成研制的微波腔内开展特性测试,测试与仿真结果说明,所设计微波腔的性能可以满足不确定度优于1×10^-16的高精度空间冷原子钟的要求。

摘要：为应用于超导稳频振荡器,针对目前已有的超导微波腔进行了优化设计。综合考虑超导腔的表面电磁场、机械加工及表面处理等因素,决定采用圆柱形腔。所设计的圆柱形微波腔工作模式为TM010,直径为50 mm,高度为26.5 mm,频率为4.5 GHz。优化束管尺寸以减小对超导腔电磁场模式的影响,所设计的束管直径为10 mm,长度为50 mm。

摘要：在计算机仿真软件的帮助下,设计并优化了一种用于被动型氢钟的新型电极式微波腔,其具有腔Q值高、微波场分布优越、结构简单实用、腔频调节方便、结构强度大等优点,可用于高性能被动氢钟的研制。