频率标准在中国的发展

简单介绍了原子钟研究在中国的发展历史,着重叙述了近年来所取得的成就。包括在中国计量院开发与保存的国家时间频率基准:铯原子束基准和冷原子喷泉基准,后者的频率准确度达到了3.10-15。叙述了氢原子钟,包括主动激射器频标和被动型氢钟两种类型的研究工作进展;说明了光抽运铷原子钟的研制与生产情况以及性能指标。强调了中国光抽运铯原子束频标经过长期连续工作所取得的优秀成果。简述了中国在微波与光频离子储存原子钟以及在光频测量和光钟上所取得的进展。     

非整数频标自动测量系统

针对 16 .384MHz、5 .0 0 1MHz等非整数频标的测量方法进行了研究 ,介绍了研制的非整数频标自动测量系统的工作原理和技术指标 ,系统的比对准确度σy≤ 3× 10 -12 /s。经技术鉴定和几年的使用 ,该系统可以可靠的进行十多台非整数频标的自动测量。     

电信时钟信号的频率测量装置

利用频率变换和频率合成技术,将电信时钟信号频率转换为１ＭＨｚ整数频率,再利用现有的频标比对器,实现电信时钟信号频率和频率稳定性的高准确度测量。对所建立的测量系统自检,测量灵敏度优于１×１０／ｓ。     

铷频标温度系数影响因素分析与改进方法研究

高性能的被动型铷原子频率标准（以下简称铷频标）主要用于恶劣工作环境等特殊领域,铷频标的准确度和稳定度是卫星定位的两项关键技术,铷频标的稳定度包括短期稳定度和中长期稳定度,而中长期稳定度主要由温度系数决定。本文从改善铷频标温度系数的目的出发,全面梳理和分析了影响铷频标温度系数的主要因素,提出零温度系数等高线图优化法和零光频移灯激励电压优化法,并通过改进物理部分结构热设计等措施,优化了铷频标物理部分的温度系数。经试验验证,结果表明整机温度系数约为-2E-14/℃,铷频标的10⁵s稳定度5.52E-15,改善物理部分温度系数的方法和措施是有效的。     

铷频标温度系数影响因素分析与改进方法研究

高性能的被动型铷原子频率标准（以下简称铷频标）主要用于恶劣工作环境等特殊领域，铷频标的准确度和稳定度是卫星定位的两项关键技术，铷频标的稳定度包括短期稳定度和中长期稳定度，而中长期稳定度主要由温度系数决定。本文从改善铷频标温度系数的目的出发，全面梳理和分析了影响铷频标温度系数的主要因素，提出零温度系数等高线图优化法和零光频移灯激励电压优化法，并通过改进物理部分结构热设计等措施，优化了铷频标物理部分的温度系数。经试验验证，结果表明整机温度系数约为-2E-14/℃，铷频标的10⁵s稳定度5.52E-15，改善物理部分温度系数的方法和措施是有效的。     

基于相位重合点检测技术的频标比对系统

相位重合点检测是一种高准确度测量周期性信号参数的技术,已实际应用于高准确度频率计中。介绍了相位重合点检测技术的原理及其在频标比对系统中的应用。实际工作情况证明,采用相位重合点检测技术的频标比对系统,具有电路简单,可靠性高的优点,测量分辨力达到了100 ps量级。     

主动光频标的研究进展

传统被动光钟激光锁频系统的频率稳定度最终受限于由布朗运动导致的腔长热噪声,是目前光频标发展面临的主要技术瓶颈之一。主动式新型光频标利用光学谐振腔的弱反馈在原子跃迁能级间形成多原子相干受激辐射,该受激辐射输出信号可直接作为钟跃迁信号使用,相比于被动光钟,主动光中原理上可实现更窄的量子极限线宽,并具有腔牵引抑制优势。分别介绍了国内外在主动光频标研究现状,主要介绍北京大学在该研究方向取得的理论及实验研究进展。为了实现窄线宽连续型主动光频标,提出双波长好坏腔方案减小剩余腔牵引效应对四能级主动光钟的影响,其中Nd:YAG 1 064nm好腔激光和铯原子1 470nm坏腔激光共腔输出,分别工作在好、坏腔区域,好腔激光通过Pound-Drever-Hall(PDH)稳频技术锁定主动光钟谐振腔的腔长,由于坏腔激光相比于好腔激光具有腔牵引抑制优势,因此坏腔激光线宽有望在腔长锁定之后的好腔激光的基础上进一步压窄。目前两套双波长系统的1 470nm钟激光拍频线宽受限于两个谐振腔腔长的相对抖动,为了抑制共模噪声对钟激光拍频信号的影响,并验证采用PDH稳频技术实现腔长锁定的可行性,本文利用相位锁定技术同步两套双波长好坏腔系统的谐振腔腔长,从而消除腔长共模噪声对钟激光拍频线宽的影响,进而分析除剩余腔牵引效应以外的其他因素对1470nm主动光频标的影响。     

主动光频标的研究进展

传统被动光钟激光锁频系统的频率稳定度最终受限于由布朗运动导致的腔长热噪声，是目前光频标发展面临的主要技术瓶颈之一。主动式新型光频标利用光学谐振腔的弱反馈在原子跃迁能级间形成多原子相干受激辐射，该受激辐射输出信号可直接作为钟跃迁信号使用，相比于被动光钟，主动光中原理上可实现更窄的量子极限线宽，并具有腔牵引抑制优势。分别介绍了国内外在主动光频标研究现状，主要介绍北京大学在该研究方向取得的理论及实验研究进展。为了实现窄线宽连续型主动光频标，提出双波长好坏腔方案减小剩余腔牵引效应对四能级主动光钟的影响，其中Nd:YAG 1 064nm好腔激光和铯原子1 470nm坏腔激光共腔输出，分别工作在好、坏腔区域，好腔激光通过Pound-Drever-Hall(PDH)稳频技术锁定主动光钟谐振腔的腔长，由于坏腔激光相比于好腔激光具有腔牵引抑制优势，因此坏腔激光线宽有望在腔长锁定之后的好腔激光的基础上进一步压窄。目前两套双波长系统的1 470nm钟激光拍频线宽受限于两个谐振腔腔长的相对抖动，为了抑制共模噪声对钟激光拍频信号的影响，并验证采用PDH稳频技术实现腔长锁定的可行性，本文利用相位锁定技术同步两套双波长好坏腔系统的谐振腔腔长，从而消除腔长共模噪声对钟激光拍频线宽的影响，进而分析除剩余腔牵引效应以外的其他因素对1 470nm主动光频标的影响。     

一种高速连续频率测量方法

给出了一种新型频率测量方法,论述了基本原理和线路实现,并对其误差进行了分析.此方法的特点是高准确度、高速度、低成本、并可连续测量.本测频方法特别适合航天、国防等领域的实时自动测控系统.     

光抽运小铯束频率标准中光频移的测量

对光抽运小铯束管的光频移进行了测量 ,并对结果进行了简要的分析 ,估算了射入Ramsey腔的相应光强。导致光频移的光源是抽运光和检测光通过漫反射进入微波腔的部分和原子束中的铯原子自发辐射所产生的荧光。     

数字通信信号漂移测量方法研究

在通信系统中,数字信号的传输漂移是衡量数据传输质量的一项重要指标,因此对数字信号漂移量的准确测量是非常重要的。介绍了数字通信信号漂移的定义、测量原理和目前国内外测量数字通信信号漂移指标的主要方法,示波器法和专用漂移测量仪表法适用于测量准确度要求不高的工程测量,而时间间隔测量法和频偏测量法适用于建立测量标准。最后简介了北京无线电计量测试研究所建立的数字通信信号漂移测量仪检定装置。     

基于Hadamard方差的导航星座自主时间同步算法研究

文章在总结国内外研究成果基础上,针对GPS铷钟虽然短期稳定性较好,但采用Allan方差描述铷钟频率稳定性时,其钟差状态方程仅为两参数,在较长平滑时间里存在时钟漂移和甚低频噪声的影响,使噪声特性淹没或估值不收敛的缺陷,引入Hadamard方差建立了三参数系统状态误差模型,通过三次采样方差从模型上解决了线形漂移和甚低频噪声的影响问题。在时钟系统状态模型和星间双向测量方程建模基础上,给出了工程实用的标准Kalman基本滤波方程。数值分析仿真表明,采用Hadamard方差描述时钟频率稳定性显著提高星载时钟自主同步精度,从而克服了Allan方差描述产生的频率漂移影响较大和甚低频噪声不收敛的问题。     

微波和THz频段用于遥感标准的研发

美国国家标准和技术研究院(NIST)电磁部噪声规划提出了遥感应用例如卫星气象观测中的微波亮温度标准的研发。这个标准以现有波导系统电磁噪声基准为基础,与亮温度即辐射有关,借助一个特性很好的天线实现。热校准目标作为基准的补充,采用冗余测量的方式,用于检验或者减小不确定度。做过的26 GHz的初步测量表明所提出标准的可行性,同样太赫兹(THz)频率的研究也在进行中。对于THz噪声,用一个加热的目标作为噪声标准,虽然我们没有这么高频率的噪声基准。这个标准将与THz辐射计一起使用。辐射计基于一个接收机,该接收机采用了一个热电子测辐射热混频器,并被准光学适配器耦合到辐射中去。希望年底能够用这套系统进行THz噪声测量。     

稳频半导体激光器线宽测量

窄线宽稳频激光器在精密干涉测量、光学频率标准、激光通信、激光陀螺、激光雷达、基本物理常数测量、冷原子系统等研究领域有着广泛的应用。稳频激光器的线宽是评价稳频性能的一个重要参数,利用AV4036系列频谱分析仪设计并搭建了用于稳频半导体激光器拍频线宽测量的实验系统,验证了方案的可行性。     

基于光外差法的宽带示波器滤波器频响测试技术研究CSCD

分析了光外差测试频响的原理,提出了采用光外差法测试宽带示波器滤波器频响的方案,分析了偏振态和波长稳定性对于测试结果的影响。实验结果表明,光外差法测试宽带示波器光电模块频响方案可行,9.953Gbps滤波器下测试,3d B带宽频率处频响重复性小于0.1d B。     

圆度仪测量系统滤波特性的检定

提出一种用定标块检定圆度仪测量系统滤波特性的新方法。该定标块的弦高计算值通过测量系统的各滤波档时必定被衰减。我们可以利用这一弦高值衰减的特点检定其滤波特性。介绍了该方法的检定原理和实验结果。该方法的优点是比用微振动器检定具有更高的效率和更高的准确度，并且可利用检定圆度仪放大倍数的定标块来检定各种圆度仪测量系统的滤波特性。     

用比对法检定真空计装置

主要介绍采用比对法检定真空计的装置。该装置的原理是将一支或几支需要检定的真空计与副标准真空计一起接到标准容器上，用副标准真空计和被检真空计同时测量标准容器内的同一压强，将所测的结果直接比对。该装置结构简单，操作方便，检定范围宽，效率高，主要技术指标符合国际标准化组织（ＩＳＯ）和国家有关真空标准的具体现定，可适用于真空计量二级站和基层计量单位大量常规检定。对标准装置的要求以及使用中应注意的问题和结果表示进行了讨论。     

JME法测量光器件偏振模色散

琼斯矩阵特征值分析法(JME法)是测量光器件偏振模色散的一种重要方法。介绍了采用该方法测量偏振模色散的原理和试验装置,并给出偏振模色散人工传递标准的实验结果,该结果与理论值非常吻合。     

基于光外差的光电探测器绝对频响测试技术研究

本文介绍了一种基于光外差的光电探测器绝对频响测试方法,通过对绝对频响的数学理论推导,得出光电探测器频响参数的计算公式;设计并研制了一套光外差测试系统,实现波长在1550nm对响应带宽高达67GHz的光电探测器频响测试;通过与高精度光波元件分析仪比对测试,验证了系统的准确性和可靠性,系统最大偏差不大于0.8dB,测量重复...     

频率稳定度测量方法的对比分析

作为衡量频率标准工作性能的重要指标,频率稳定度对评估产品的稳定性和可靠性起到重要作用。利用传统的阿仑方差测量频标的长期稳定度时,通常需要很长的时间,测量周期较长。本文首先研究了阿仑总方差、Thêo1和ThêoH几种相比阿仑方差可缩短测量周期的频率稳定度时域分析方法,然后基于一组实测的铷钟时间偏差数据,对这几种方差进行了对比和分析。