發(fā)布時間：2024-10-05 03:39

　　小型銫束原子鐘能夠被廣泛的應(yīng)用于守時、通訊、電力、衛(wèi)星導(dǎo)航和軍事等領(lǐng)域,根據(jù)原子態(tài)制備方式的不同,其可以分為磁選態(tài)和光抽運兩種類型。光抽運小型銫束原子鐘（以下簡稱:光抽運小銫鐘）采用光抽運代替磁選態(tài)的技術(shù)制備和探測原子態(tài),避開了國內(nèi)磁選態(tài)小型銫束原子鐘研制的技術(shù)瓶頸。實現(xiàn)光抽運小銫鐘的國產(chǎn)化能夠打破國外的技術(shù)壟斷,對民生國計具有至關(guān)重要的意義。穩(wěn)頻激光器是光抽運小銫鐘的重要組成部分,光抽運小銫鐘采用激光與原子相互作用的方式來制備和探測原子態(tài),長期鎖定的穩(wěn)頻激光器是光抽運小銫鐘運行的基礎(chǔ)。熒光收集器是完成光學(xué)探測的必要元件,是避開國內(nèi)磁選態(tài)小型銫束原子鐘研制技術(shù)瓶頸的基本功能器件。本論文對這兩個關(guān)鍵部件行了研究,設(shè)計了一種高效率的熒光收集器和三種應(yīng)用于光抽運小銫鐘的穩(wěn)頻激光器。在論文的最后一部分,結(jié)合銫原子能級躍遷的基本理論,應(yīng)用設(shè)計的穩(wěn)頻激光器開展了基于原子拉比共振的微波磁場傳感器的研究。獲得了以下研究成果:采用仿真計算的方法設(shè)計了高效率的熒光收集器。本文比較了三種熒光收集器的結(jié)構(gòu)和工作原理,選用結(jié)構(gòu)簡單、收集效率高的實用型熒光收集器作為設(shè)計框架,應(yīng)用射線追蹤的仿真方法,設(shè)計了高效率的熒...

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1被動型原子鐘的基本工作原理

之間的頻率差可以表示為：120EEvh=原子處在兩個相關(guān)能級時的能量，h是普朗克常數(shù)。由于和空間位置的變化發(fā)生變化，所以原子所處能級的能量差受外界環(huán)境的干擾。所以v0本質(zhì)上是一個常數(shù)，它被用能級之間的能量差。子鐘工作機(jī)制的不同，可以將其分成被動型原子鐘和主動型原子鐘的....

圖1.2小型銫束原子鐘的基本結(jié)構(gòu)示意圖

熱到一定溫度時，銫原子從銫爐中噴射出。存在于基態(tài)特定能級腔中的微波互相作用，原子發(fā)生基態(tài)的能級躍遷，發(fā)生能級躍遷探測，產(chǎn)生的探測信號被輸入原子鐘的伺服系統(tǒng)。微波腔中的微英晶振發(fā)出的正弦波信號綜合倍頻而來，伺服系統(tǒng)可以修正石英波信號的頻率。這樣原子鐘就能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號。67....

圖1.3磁選態(tài)小型銫束原子鐘的基本結(jié)構(gòu)

器的位置不在同一個軸線上，它們相鄰的位置處都安裝有一塊腔中能夠存儲X波段的微波場。選態(tài)磁鐵A和選態(tài)磁鐵B都是尺寸相同的圓柱狀磁極片，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約為0.5T。多毛細(xì)管道構(gòu)成的準(zhǔn)直器，當(dāng)銫爐被加熱到相應(yīng)的溫度時，銫中噴射出來，受兩塊選態(tài)磁鐵產(chǎn)生的磁場的影響，銫....

圖1.4133Cs原子的能級結(jié)構(gòu)

管道構(gòu)成的準(zhǔn)直器，當(dāng)銫爐被加熱到相應(yīng)的溫出來，受兩塊選態(tài)磁鐵產(chǎn)生的磁場的影響，銫原圖1.3磁選態(tài)小型銫束原子鐘的基本結(jié)構(gòu)hematicdiagramofmagneticstate-selectionminiaturized

本文編號：4007496