小型銫束原子鐘能夠被廣泛的應(yīng)用于守時(shí)、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(yùn)兩種類型。光抽運(yùn)小型銫束原子鐘（以下簡稱:光抽運(yùn)小銫鐘）采用光抽運(yùn)代替磁選態(tài)的技術(shù)制備和探測(cè)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(shí)現(xiàn)光抽運(yùn)小銫鐘的國產(chǎn)化能夠打破國外的技術(shù)壟斷,對(duì)民生國計(jì)具有至關(guān)重要的意義。穩(wěn)頻激光器是光抽運(yùn)小銫鐘的重要組成部分,光抽運(yùn)小銫鐘采用激光與原子相互作用的方式來制備和探測(cè)原子態(tài),長期鎖定的穩(wěn)頻激光器是光抽運(yùn)小銫鐘運(yùn)行的基礎(chǔ)。熒光收集器是完成光學(xué)探測(cè)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(duì)這兩個(gè)關(guān)鍵部件行了研究,設(shè)計(jì)了一種高效率的熒光收集器和三種應(yīng)用于光抽運(yùn)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(jí)躍遷的基本理論,應(yīng)用設(shè)計(jì)的穩(wěn)頻激光器開展了基于原子拉比共振的微波磁場(chǎng)傳感器的研究。獲得了以下研究成果:采用仿真計(jì)算的方法設(shè)計(jì)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(shí)用型熒光收集器作為設(shè)計(jì)框架,應(yīng)用射線追蹤的仿真方法,設(shè)計(jì)了高效率的熒...

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1被動(dòng)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(gè)相關(guān)能級(jí)時(shí)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(jí)的能量差受外界環(huán)境的干擾。所以v0本質(zhì)上是一個(gè)常數(shù)，它被用能級(jí)之間的能量差。子鐘工作機(jī)制的不同，可以將其分成被動(dòng)型原子鐘和主動(dòng)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(shí)，銫原子從銫爐中噴射出。存在于基態(tài)特定能級(jí)腔中的微波互相作用，原子發(fā)生基態(tài)的能級(jí)躍遷，發(fā)生能級(jí)躍遷探測(cè)，產(chǎn)生的探測(cè)信號(hào)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(hào)綜合倍頻而來，伺服系統(tǒng)可以修正石英波信號(hào)的頻率。這樣原子鐘就能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)。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(gè)軸線上，它們相鄰的位置處都安裝有一塊腔中能夠存儲(chǔ)X波段的微波場(chǎng)。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(shí)，銫中噴射出來，受兩塊選態(tài)磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，銫....

圖1.4133Cs原子的能級(jí)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(chǎng)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(hào)：4007496