摘要：数字化和小型化是铷原子频标(RAFS)发展的重要方向.在传统铷原子频标电路中,6 840 MHz微波信号与频率综合器产生的5.312 5 MHz信号进行混频,得到用于激励铷原子跃迁的6 834.687 5 MHz微波探寻信号.早期铷频标的频率综合器大量使用了分立的模拟器件,数字化程度低、参数优化工作繁杂、电路体积较大.目前常用直接数字频率合成器(DDS)方案直接产生5.312 5 MHz信号,但这种数字电路方案通常需要对10 MHz信号进行倍频,它存在频谱纯度较低、相位噪声高等缺点.本文介绍一种产生5.312 5 MHz信号的频率综合器解决方案,这种设计方案在应用DDS器件时无需使用10 MHz倍频电路,它具有频谱纯度较高、相位噪声低、输出频率和相位可调等优点.

摘要：为了进一步实现铷原子钟的小型化,介绍了一种小型化铷钟微波倍频电路的设计及初步实现情况.该倍频电路利用数字锁相环将晶体振荡器输出的10 MHz参考信号直接倍频至6 834.68XX MHz,并对该信号进行2FSK调制.受调制的微波信号经过功率调整后馈入物理系统微波腔中,激励铷原子基态超精细能级跃迁.这种微波调频倍频电路方案具有体积小,调试简单的特点.将该电路用于小型化铷钟,初步测试结果表明,其短期频率稳定度可以达到1.8×10-11τ-1/2的水平.

摘要：通过超精细光谱测量,研究灯泡和滤光泡均充入氩气情形下,铷光谱灯的光谱特性和同位素滤光效果.研究结果表明,充氩气的铷光谱灯谱线轮廓存在一定程度的变形,为了减轻这种变形,谱灯的工作温度应适当降低.此外,滤光泡气压、长度和工作温度对滤光效果有显著影响.根据研究结果,优化了谱灯和滤光泡的设计参数和工作参数.将优化后的铷光谱灯和滤光泡用于铷原子频标,显著改善了短期频率稳定度.

摘要：介绍了一种用于铷原子频标的小型化物理系统。该物理系统采用了开槽管式微波腔和分离滤光设计方案，体积为30cm^3。对该物理系统进行了初步测试，短期频率稳定度为3．8×10^-12／r^1/2，表明该物理系统同时具备了小型化和高信噪比特点，可以应用于高性能小型化铷原子频标。

摘要：设计了一套用于分段线形离子阱囚禁离子及微运动补偿的射频-静电耦合电源电路,实现了钙离子在离子阱中的囚禁.通过CCD相机观察离子发出的荧光确定离子晶体位置。利用离子阱中12段极杆上静态电压的独立控制实现了离子晶体在三维空间中的精密控制,减小了射频调制的微运动。此离子囚禁系统可进一步确定离子晶体的物理性质,如离子的宏运动频率、离子晶体的温度分布等,并实现多组份离子晶体的囚禁。

摘要：采用CORDIC算法计算三角函数值来实现DDS,可以减少存储资源,便于在FPGA中实现.通过对传统CORDIC算法流水结构的分析,提出了一种在迭代过程采用不同位宽的寄存器存储角度值和幅度值的优化方法,可以节省资源而不影响计算精度,并且在FPGA中实现了该方法.

摘要：铷原子频标的频率稳定度指标在很大程度上取决于物理系统所用微波腔的特性.本文设计了一款内径为40 mm的开槽管微波腔,并在此基础上实现了一款铷频标物理系统.计算和实验测量的微波腔内微波场的方向因子分别为0.87和0.91,表明微波场磁力线与量子化轴方向高度平行.测量了物理系统的鉴频斜率和散弹噪声,据此预计这种微波腔可满足设计稳定度优于2×10^(-13)■^(-1/2)铷频标的需求.

摘要：在汞离子(^(199)Hg^+)微波频标中,通过四极线型离子阱囚禁汞离子(^(199)Hg^+)获得超精细跃迁光谱。汞离子的囚禁与频标稳定度紧密相关。在满足Mathieu方程稳定性条件的情况下,研究了该频标径向囚禁势对阱中囚禁汞离子(^(199)Hg^+)数的影响。经扫频,其影响表现在荧光强度、谱线宽度和中心频率三个方面的变化上.随着径向囚禁势的增加,荧光的强度增大,谱线宽变窄,中心频率向左偏移.由此,设计了小型化射频源,以确保离子的稳定囚禁。经测试,小型化射频源幅度的标准差稳定度为0.51 V。其体积仅0.1 L,功耗约3.5 W,能满足小型化汞离子微波频标制备要求。

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：我们先前的一项研究工作表明,目前本实验室使用的开槽管微波腔的模式类似为TE111腔模式。对铷原子频标而言,这并不是最佳模式。最近我们对开槽管微波腔结构做了改进,并利用高频结构仿真软件(HFSS)仿真及实验证明,改进后的模式类似为TE011腔模式。这为我们设计出性能更高的铷原子频标物理系统奠定了基础。