摘要：本文针对全球定位系统(GPS,Global Position System)接收机输出秒脉冲(1PPS,1 Pulse Per Second)信号的特点,以及相干布居囚禁(CPT,Coherent Population Trapping)原子钟输出频率信号的特性,设计并实现了GPS驯服CPT原子钟方案.我们建立了适合抑制1PPS信号抖动的卡尔曼滤波模型,通过理论推导和计算获得了相应噪声参数,并采用卡尔曼滤波器与平均滤波器相结合,对CPT原子钟输出频率实施滤波处理,并用GPS接收机输出的1PPS信号实施频率校准,所实现GPS驯服的CPT原子钟输出频率的中短期频率误差降低半个量级,天频率稳定度提高一个量级.

摘要：在Pound-Drever-Hall激光稳频方法中,有限元分析被广泛地用于优化光腔的加速度敏感度。在对腔体支撑进行建模时通常采用两种方式,即直接在腔体表面上取几块小区域进行约束或者使用刚性材料作为支撑。这里将有限元分析应用于更接近实际情况的采用软性材料支撑的腔体。采用软性材料支撑时,腔体受力后会出现较大的整体转动,干扰了腔长变化的计算。为此引入一种旋转坐标系的方法,该方法能够扣除掉腔体的整体转动效应。分析了一种软性材料支撑的长方体腔的加速度敏感度,并将之与直接在腔体表面上取几块小区域进行约束时的结果进行了比较,发现两者存在一定的差异。讨论了采用软性材料支撑时摩擦系数的设定和相应的支撑结构的建模方式。

摘要：铷原子频标短期频率稳定度由物理系统和电路系统共同决定.微波链的相位噪声是电路系统影响铷频标短期频率稳定度的主要因素.本文分析了传统铷频标微波链的结构和工作原理,指出9次倍频器和调制器是微波链相噪的主要来源.为抑制微波链噪声,采用肖特基二极管倍频和提高载波频率的调制方案,设计出一种低噪声9次倍频链.实验结果表明,该倍频链输出90MHz信号的相噪比传统方案降低了12dB以上,可将微波链噪声对铷频标1s频率稳定度的贡献控制在1.9E-13.将该倍频链应用于铷频标,测得铷频标短稳为3.53E-13(1s)、1.27E-13(10s)和3.97E-14(100s).

摘要：采用Pound-Drever-Hall锁频方法对连续波可调谐染料激光器的频率噪声进行了压制。设计和组装了一种小型腔内电光调制器作为快速频率调整的执行机构。详细讨论了腔内电光调制器的设计参数并给出了两种常用电光晶体的机械谐振的测量结果。以该电光调制器和激光腔镜上的压电陶瓷作为频率反馈控制的执行机构将染料激光锁定在一个法布里-珀罗腔上。当只采用压电陶瓷时激光频率噪声在100Hz附近被降低了3个数量级,进一步加入电光调制控制环路后,在100Hz到50kHz范围内激光频率噪声能进一步减小4/5。经过频率噪声的压制后激光光谱线宽从自由运转时的2.2MHz降低到了10kHz。

摘要：将自由运转的激光器参考锁定在隔振、恒温、高细度的Fabry-Pérot(F-P)参考腔上,获得了短期稳定性频率较好的窄线宽激光。为了降低温度对激光频率稳定性的影响,F-P腔的腔体一般选用具有超低热膨胀(ULE)系数的玻璃材料。ULE玻璃存在一个特定的温度点,该温度点下其ULE系数接近0,称之为拐点温度。由于其拐点温度通常低于或者高于室温,因此设计了一套主动温控装置,该装置可在高真空环境中将F-P腔的温度控制在-5~40℃范围内,并且一天内F-P腔的温度波动范围在±0.005℃以内。该温度控制装置可应用在工作波长为729nm的ULE F-P腔系统中,当该参考腔的温度控制在拐点温度(17.3℃)附近时,平均线性频率漂移控制在100mHz/s以内。

摘要：设计并实现了一种用于铷原子频标的小型化锁频环路。采用数字锁相倍频技术，实现了10MHz信号的45．5645833次倍频。再经过一级15次倍频后获得频率为6834．6875MHz的铷原子频标微波探寻信号。通过数字电路技术实现了455．645833MHz信号的小调频。测量并分析了455．645833MHz信号的相位噪声，结果表明电路系统对铷频标频率稳定度的贡献为3．2×10^-12τ^-1/2。测量-rN用该电路得到的铷频标的短期频率稳定度，结果为5×10^-12τ^-1/2（1s≤r≤100s），明显高于一般商品小型化铷原子频标。

摘要：为实现汞离子微波频标电子伺服系统的小型化，设计了一种基于FPGA的汞离子频标数据采集系统。采用宽带、高速、低功耗的微芯片电路模块对离子跃迁谱线的微弱荧光信号进行放大、整形、降噪处理；利用FPGA高速光子计数法对信号进行采集。取代了传统的计算机软件LABVIEW与商用仪器结合的数据采集系统，实现了对离子微波频标物理系统中微弱荧光信号的有效采集。

摘要：针对小型化高精度铷原子频标应用需求,设计了体积为11 m L的小型化开槽管微波腔.实验测量了微波腔内微波场的方向因子,结果为0.83.利用该微波腔设计了小型化铷频标物理系统,形成了铷频标桌面系统.测试了系统的短期频率频率稳定度,结果优于2×10^(-12)/τ^(1/2),远高于一般商用小型化铷原子频标.

摘要：设计了用于高精度铷原子频标的一种小型化恒温压控晶体振荡器.振荡电路采用了稳定性好的并联型皮尔斯电路方案,采用2级?型LC级联滤波器抑制谐杂波,利用互补对称式金属-氧化物-半导体(CMOS)反相器实施隔离.振荡和放大电路选用了低噪声晶体管.晶体的温度控制在频率-温度曲线拐点处.实现了体积为4 mL晶振样件.晶振的短期频率稳定度为1.8?10-12/s,相噪对铷频标频率稳定度的贡献仅为3.2?10-13-1/2.

摘要：在GPS驯服铷钟等相关应用领域中,小型化铷原子钟的频率调节精度是一项重要性能指标.该性能一般由铷钟整机系统中倍频综合器的数字锁相环(PLL)分辨率决定.目前作者所在的课题组研制了一款小型化高性能铷原子钟,具有良好的稳定度指标,但其频率调节无法满足高精度的需求.针对这一问题,本文对原小型化铷原子钟的倍频综合电路进行了分析研究和改进设计,基于一款高精度直接数字频率合成器(DDS)芯片设计了一种小数倍频综合电路,在保证小型化铷原子钟仍具有高稳定度指标的同时,实现了其高精度频率调节的功能.