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：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：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：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：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：物理系统是铷原子频标的核心部件，通过分析物理系统原子鉴频信号信噪比对频标频率稳定度的影响机理，对物理系统内部结构进行了改进。改进后的物理系统采用了优化的开槽管微波腔，用Xe气作为起辉气体的铷光谱灯，采用分离滤光的三泡设计方案。对改进后的系统进行了初步测试，秒稳定度约为8×10^-13。此结果表明铷原子频标的稳定度可以突破1×10^-12／万，铷原子频标的长期稳定度还有进一步提高的潜力。

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.