摘要：物理系统提供的原子鉴频信号信噪比是决定铷原子钟频率稳定度的关键因素。借助高频结构仿真软件,设计了一款内径为20 mm的开槽管微波腔。分析和测试表明,该微波腔内微波场磁力线沿腔轴方向均匀密集分布,可激励高强度铷原子微波跃迁。基于这种微波腔,设计出分离滤光物理系统。借助F-P干涉仪光谱测量,优化了滤光效果。测试表明,这种物理系统具备高信噪比,可用于制造频率稳定度为5.0×10^-13t^-1/2的铷原子钟。

摘要：设计了一款用于小型化铷原子钟锁相倍频器的窄带VCO(压控振荡器)电路.振荡电路采用了稳定性好的克拉泼电路方案.应用仿真软件对该电路进行仿真分析和优化设计.最终设计出的VCO电路主要性能指标为:输出频率范围为440 MHz^470 MHz,频率调谐灵敏度为18 MHz/V,二次谐波抑制度为-15 d Bc,由其构成的锁相倍频器实现了低相噪设计要求,使小型化铷原子钟具备了实现高的频率稳定度潜力.

摘要：基于相干布局囚禁(CPT)现象研制的原子钟与传统原子钟相比,能够提供更高的时间精度,且有利于原子钟向微型化、低功耗方向发展。在不同种类的CPT原子钟中,铷原子钟应用最为广泛,而其性能的优劣很大一部分取决于自身内部的用于提供微波信号源的压控振荡器(VCO)。基于此,利用高品质因数的同轴谐振器和Clapp振荡电路,首先根据负阻分析法使电路快速起振,并结合虚拟地技术对电路参数进行优化,完成了一个小体积、低相位噪声的3.035 GHz压控振荡器的设计。其相位噪声为-60.49 d Bc/Hz@300 Hz、-73.08 d Bc/Hz@1 k Hz和-97.48 d Bc/Hz@10 k Hz,压控调节灵敏度为12 MHz/V,输出信号的功率为-1.13 d Bm,满足铷原子钟的应用需求。

摘要：铷原子钟物理部分是铷原子钟的原子鉴频器,决定铷原子钟的短期和长期稳定度(1s以上),其中使用了金属铷、玻璃、镍铁合金等材料和一些双极性晶体管、运算放大器等器件,其核心部件铷泡是一个采用特殊真空工艺制造的器件,这些材料、器件和工艺的低剂量率辐射效应需要实验评价。本文提出并完成了铷原子钟物理部分的低剂量率辐射实验,采用Co60γ源,辐射剂量率0.01rad(Si)/s,总剂量50krad(Si),对铷原子钟物理部分和铷泡的辐射效应分别进行了实验评估。这项研究更加真实地逼近了空间的电离辐射,实验数据对于星载铷原子钟的在轨运行监测和下一代星载铷原子钟的抗辐射设计具有重要的作用。

摘要：星载铷原子钟物理部分作为星载铷原子钟的重要组成部分,其热设计在很大程度上决定了星载铷原子钟的性能与使用寿命。应用Flotherm软件对铷原子钟物理部分进行建模、仿真求解,对热设计进行优化,满足了星载铷原子钟物理部分设计要求。

摘要：为了满足时间统一系统中主钟与备份钟的时间、频率信号在切换时的连续性要求,提出并实现了一种铷原子钟双钟热备相位无扰切换系统的技术方案,阐述了双钟间频率与相位同步和信号无扰切换的方案原理,给出了系统组成与主要控制程序的框图及测试结果。采用本方案可使主钟与备份钟输出信号的时差小于±0.55 ns,并实现了信号的无扰切换,满足了工程应用的要求。

摘要：铷原子钟以其优良的频率和时间准确度及稳定度,被广泛应用于导航、通信、守时、授时等各种领域。但是原子钟本身的频率输出比较单一,一般都是5 MHz或10MHz,而在实际应用中,却需要多种频率输出的高精度的频率源。本文所介绍的采用时钟乘法器实现的倍频电路就比较好的解决了这一问题,更重要的是,还解决了超小型、超低功耗的设计要求。

摘要：针对单一频标在时统系统中暴露出来的局限性,提出了以铷原子钟作为主用频标、石英晶振作为备用频标的双冗余热备份设计方案,对提高时统系统同步精度和可靠性具有重要意义。

摘要：单模795 nm垂直腔面发射激光器作为铷原子钟的激光光源,一般采用氧化限制结构获得单模输出。对垂直腔面发射激光器外延结构以及氧化限制孔径进行了优化设计。基于有限元分析方法,利用光纤波导理论和热电耦合模型,对氧化孔径的光学和电学限制进行了模拟,计算分析了实现单模和良好热电特性所需的氧化孔径大小。实验制备了具有不同氧化孔径的器件,并进行了功率-电流以及光谱特性测试。当氧化孔径为1.9μm时,在3~7 mA注入电流下器件始终保持单模输出,边模抑制比大于35 dB;器件保持单模输出的最大氧化孔径为3.8μm,室温下阈值电流为1 mA,最大饱和输出功率为2 mW,斜率效率为0.3 W/A,3 mA注入电流下的出射波长为790 nm,边模抑制比大于30 dB。制备的室温下单模特性良好的790 nm垂直腔面发射激光器,为实现高温下795 nm偏振稳定单模输出提供了可能。

摘要：针对目前精密时间基准测试仪测量精度低、分辨率低、测量范围小、设计复杂等不足,结合最新的时间-数字转换技术,设计了基于铷原子钟和双TDC-GP2的高精度时间基准测量系统。结合FPGA和上位机,在简化设计的基础上实现了时间基准偏差的高精度、高分辨率、大量程连续测量。经过测试,系统测量量程为1 ns^1 s,时差测量分辨率达到100 Ps,精度达0.001 5%±0.3 ns,满足设计要求。