导读:本文包含了锶原子论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:国际单位制,光钟,稳定度,不确定度
锶原子论文文献综述
王叶兵[1]（2019）在《锶原子光钟的研制和评估》一文中研究指出时间单位秒是国际单位制七个基本单位之中测量精度最高的基本单位,在科学研究和工程技术中的应用是十分广泛的。目前复现秒定义的计量装置是铯原子喷泉钟,但是其系统不确定度最高只到E-16量级,逐渐不再满足高精尖科学研究的需求。目前,基于中性原子的光晶格钟的最高水平已经进入了E-19量级,比现有的铯原子喷泉钟高近叁个量级,因此有望成为下一代的时间频率基准。为了应对将来国际秒定义变更,国家授时中心必须拥有自主的光频基准,研制高精度前瞻性时间频率基准钟——光钟,确保我国时间频率基准始终保持独立自主、始终与国际接轨、始终保持连续运行。锶原子最外层拥有两个价电子,拥有丰富的能级和跃迁来满足光钟实验的需求。禁戒跃迁(5s~2)~1S_0-(5s5p)~3P_0具有极窄自然线宽(1 mHz)和超高的品质因子(E-17量级),是作为光钟频率参考的重要候选。锶原子光钟的工作原理是:俘获在魔术波长光晶格中的冷原子作为锶原子光钟的频率参考标准,锁定在超稳参考腔的窄线宽钟激光作为本地振荡器,探测光晶格中的冷原子后获得钟跃迁谱线,利用反馈控制系统将钟激光锁定在钟跃迁谱线上即实现了光钟的闭环锁定,最后飞秒光频梳作为计数器用来读取钟激光的准确频率,并转换成微波信号作为时间频率标准供实际应用。本文围绕国家授时中心锶原子光钟的研制和评估,主要完成的实验工作有:冷原子样品制备、钟跃迁谱线探测和闭环锁定、自比对稳定度及不确定度的评估和绝对频率测量。(1)冷原子样品制备:利用磁光阱技术实验完成锶原子的一级冷却和二级冷却,最终获得的冷原子数目为2.3×10~6,温度约为5μK;利用标准的PDH技术将813 nm半导体激光器锁定到精细度为30000的超稳参考腔,实现了锶原子的光晶格装载,光晶格寿命为1.6 s;利用σ~-或σ~+偏振的极化光对布居于基态的十个塞曼子能级的原子进行泵浦,最终实现超过90%的原子布居于m_F=+9/2或m_F=-9/2的自旋极化态上,钟跃迁谱线的最大激发率和信噪比都改善了约7倍。(2)钟跃迁谱线探测和闭环锁定:利用光纤相位噪声消除系统将光纤相位噪声对钟激光频率的影响降低到E-17量级,比钟跃迁激光的本身的稳定度高两个量级;实验探测了接近傅里叶线宽极限的边带可分辨钟跃迁谱线、简并谱、塞曼谱、自旋极化谱,根据边带可分辨钟跃迁谱线推算出光晶格纵向原子温度为4.2μK,获得线宽最窄为3.9 Hz的自旋极化谱;利用线宽为6 Hz极化谱实验实现了锶原子光钟的闭环锁定,测量出钟激光线性漂移速率为0.1794 Hz/s;利用声光调制器补偿钟激光的线性漂移,根据闭环锁定后的误差信号计算环内稳定度,艾伦方差基本遵循1.6×10~(-15)/τ~(1/2)的趋势,经过2000 s积分后达到2.8×10~(-17)。(3)锶原子光钟性能评估:完成锶原子光钟自比对稳定度和系统不确定度的评估;利用校准过的铂电阻温度传感器监测真空腔体外表面的温度,通过有限元分析模拟出原子团所处位置的温度,最终得到黑体辐射频移总的修正量为-2.13(1)Hz,不确定度为2.4×10~(-17);通过原子团高低密度自比对方法测量了碰撞频移修正量为-0.13 Hz,不确定度为3.1×10~(-17),并且理论计算表明p波碰撞频移至少为s波的15倍;通过控制晶格光功率测量晶格光AC Stark频移,测量得到光晶格魔术波长368554042 MHz,相对不确定度为8.0×10~(-17),实际闭环时晶格光工作波长引起频移量为0.8 Hz,总的不确定度为8.7×10~(-17);通过测量闭环运行时两个极化峰间距,得到锶原子光钟二阶塞曼频移修正量为4.1×10~(-17),不确定度为1.8×10~(-18);设计了锶原子钟跃迁绝对跃迁频率时国际秒定义溯源方案,为下一步进行锶原子钟跃迁绝对频率奠定了基础。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)》期刊2019-06-01）
李婷,卢晓同,张强,孔德欢,王叶兵[2]（2019）在《锶原子光晶格钟黑体辐射频移评估》一文中研究指出在中性原子光晶格钟的系统不确定度评估中,通常黑体辐射引起的频移是最大的一项.黑体辐射频移主要受周围环境温度的影响.针对国家授时中心的锶原子光晶格钟实验系统,通过理论分析、腔体表面温度的测量和软件模拟相结合的方法,评估了锶原子光晶格钟黑体辐射频移的修正量和不确定度.其中主要分析了锶原子炉、蓝宝石加热窗口、透过窗口片进入到真空腔体内的室温以及Zeeman减速装置对原子团处的热辐射引起的黑体辐射频移.在真空腔体外表面设置了5个测温点,利用校准过的铂电阻温度传感器监测真空腔体外表面的温度变化,用SolidWorks绘图软件建立腔体模型,通过有限元分析软件模拟出在真空腔体温度变化0.72 K时,原子团所处位置温度的波动为0.34 K.最终得到黑体辐射频移总的修正量为-2.13(1) Hz,不确定度为2.4×10~(-17).(本文来源于《物理学报》期刊2019年09期）
Luc,Couturier[3]（2018）在《超冷气体中锶原子里德堡叁重态的高分辨光谱》一文中研究指出这篇论文详细描述了我们搭建的用于产生超冷锶原子里德堡气体的实验装置。先通过二维磁光阱,接着通过两个不同阶段的叁维磁光阱,锶原子气体可被冷却到温度为1.3μK,峰值密度为2 × 1010atoms.cm-3。我们搭建了一套产生和分配锶原子冷却光的461 nm激光系统,并通过基于波长计的稳频方法方便地将该系统的激光频率稳定到原子跃迁的共振频率。基态锶原子通过5s5p3p1态被激发到里德堡叁重态,其中驱动中间态到里德堡态跃迁的319nm激光是由一台染料激光器倍频以后产生的。该激光系统提供的紫外光的线宽在100ms内为60kHz,其长期频率漂移优于里德堡跃迁谱线的自然线宽。本实验装置被用来进行对于锶原子5sns3S1,5snd3D1和5snd3D2里德堡光谱谱系的研究。基于高精度波长计,通过测量原子损失谱,我们测量了 n = 12...50的里德堡态的能量。波长计的绝对频率校准是通过碘分子的无多普勒展宽吸收谱进行的。我们结合一个用于解释原子损失谱的简单模型和实验测量频率误差的估计,得到了 10MHz的里德堡态的绝对频率不确定性。同时该模型给出了量子亏损数的估值和一个新的第一电离极限的值。本论文中展示的实验装置是将来进行量子模拟实验的基础。论文中由实验确定的里德堡态能量是计算里德堡原子性质的重要数据,对于将来设计和解释量子模拟实验也非常必要。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2018-10-29）
任洁,卢晓同,王叶兵,郭阳,韩建新[4]（2018）在《锶原子光钟闭环控制系统的设计与实现》一文中研究指出为了实现~(87)Sr原子光钟的闭环运行,根据将超稳激光频率锁定在钟跃迁超精细能级自旋极化谱双峰中间的锁频原理,设计和实现了锶原子光钟闭环控制系统。首先,详细分析了~(87)Sr原子光钟闭环运行的具体需求,包括冷原子制备及钟跃迁探测、闭环锁定等阶段中所需要的控制信号及其时序;然后,根据该需求设计了时序控制和频率控制的物理系统;最后,利用LabVIEW虚拟仪器开发平台和NI硬件系统设计了~(87)Sr原子光钟的闭环运行的自动化控制程序。实验结果显示,采样时间为3 000 s的光钟频率稳定度为5.7×10~(-17),拟合得到的环内稳定度为5×10~(-15)/τ~(1/2),表明该控制系统的精度符合锶原子光钟的闭环运行要求。(本文来源于《光学精密工程》期刊2018年10期）
林弋戈,方占军[5]（2018）在《锶原子光晶格钟》一文中研究指出进入21世纪以来,锶原子光晶格钟经历了快速的发展,系统频移的不确定度指标已经超越现有的秒定义基准铯原子喷泉钟,进入到10~(-18)量级,体现了人类精密测量能力的最高水平,是精密测量物理的热点研究内容.本综述简要介绍了锶原子光晶格钟的发展水平;详细介绍了锶原子光晶格钟的各个组成部分和关键技术、如何进行精密光谱探测和闭环锁定以及各项系统频移的不确定度评估方法和锶原子跃迁绝对频率测量的方法等;最后简要介绍了锶光钟的应用和未来发展趋势.(本文来源于《物理学报》期刊2018年16期）
田晓,齐兵[6]（2018）在《基于激光冷却技术的中性锶原子特性研究》一文中研究指出为了研究碱土金属类的中性锶原子在多普勒冷却激光场中的冷却特性,从Heisenberg方程出发,采用激光冷却理论分析得到锶原子在能级跃迁(5s~2)~1S_0~(5s5p)~1P_11维驻波激光光场和3维磁光阱中冷却效果与激光强度、失谐量等冷却激光场参量的关系。结果表明,当锶原子处在1维驻波激光光场中且在弱激光光场、频率小失谐条件下,锶原子所受耗散力与这两个参量呈线性关系,但当两个参量增长至一定程度时耗散力呈现饱和现象;当锶原子在3维磁光阱中且当阱中激光光场的频率失谐为-16MHz时,碱土金属锶原子有最低冷却温度,约为0.76mK。对多普勒冷却光场中性锶原子特性的分析为其它碱土金属类原子的冷却研究提供了一定的理论指导。(本文来源于《激光技术》期刊2018年04期）
徐琴芳,尹默娟,孔德欢,王叶兵,卢本全[7]（2018）在《光梳主动滤波放大实现锶原子光钟二级冷却光源》一文中研究指出提出一种结合注入锁定技术的主动滤波放大方法,将光梳直接注入锁定至光栅外腔半导体激光器,产生窄线宽激光光源,该光源可以用于锶原子光钟二级冷却.实验中,将中心波长为689 nm,带宽为10 nm的光梳种子光源注入689 nm光栅式外腔半导体激光器,通过半导体增益光谱与半导体光栅外腔,从飞秒光梳的多个纵模梳齿中挑选出一个纵模模式来进行增益放大,再通过模式竞争,实现单纵模连续光输出;同时,光梳的重复频率锁定在线宽为赫兹量级的698 nm超稳激光光源上,因此,注入锁定后输出的窄线宽激光也继承了超稳激光光源的光谱特性.利用得到的输出功率为12 mW的689 nm窄线宽激光光源实现了88Sr原子光钟的二级冷却过程,最终获得温度为3μK,原子数约为5×10~6的冷原子团.该方法可拓展至原子光钟其他光源的获得,从而实现原子光钟的集成化和小型化.(本文来源于《物理学报》期刊2018年08期）
郭阳,尹默娟,徐琴芳,王叶兵,卢本全[8]（2018）在《锶原子光晶格钟自旋极化谱线的探测》一文中研究指出87Sr原子存在核自旋,在磁场作用下原子能级会分裂成不同塞曼子能级.通过光抽运对原子进行自旋极化,其自旋极化谱线的探测为锶光钟系统的闭环锁定提供精确的频率参考.本文对~(87)Sr原子钟跃迁能级5s~2~1S_0→5s5p~3P_0中的m_F=+9/2和m_F=-9/2的塞曼磁子能级自旋极化谱线进行了探测.经过一级宽带冷却和二级窄线宽冷却与俘获后,锶冷原子温度为3.9μK,原子数目为3.5×10~6.利用邻近"魔术波长"的813.426 nm半导体激光光源实现水平方向的一维光晶格装载.采用归一化探测方法用线宽为Hz量级的698 nm钟激光对~1S_0→~3P_0偶极禁戒跃迁进行探测,在150 ms的探测时间下获得线宽为6.7 Hz的钟跃迁简并谱.在磁光阱竖直方向施加一个300 mGs的偏置磁场获得塞曼分裂谱,并通过689 nm的圆偏振自旋极化光进行光抽运,最终在探测时间为150 ms时,获得左右旋极化谱线线宽分别为6.2 Hz和6.8 Hz.(本文来源于《物理学报》期刊2018年07期）
李相良[9]（2017）在《锶原子698 nm钟跃迁激光系统搭建及窄线宽激光技术研究》一文中研究指出本论文工作旨在搭建一套用于探测锶原子1S0-3p0钟跃迁的698 nm超窄线宽激光系统,并通过自行研发各子系统来摸索和掌握窄线宽激光的各项核心技术,为实验室未来的精密测量实验奠定技术基础。在此期间,作者完成了包括超稳光学参考腔系统、外腔半导体激光系统、超快反馈模块等在内的各子系统的研发和超稳激光平台的搭建,并仔细研究了PDH锁频系统中的各级频率响应和各项技术噪声,最终通过优化光路和锁频参数获得了足够的反馈增益和带宽,实现了鲁棒的激光锁频。本文将系统地讨论亚赫兹激光锁频中涉及的关键问题,并详细介绍各子系统装置的设计思想和技术细节。(本文来源于《清华大学》期刊2017-06-01）
常宏,张首刚[10]（2016）在《中国科学院国家授时中心光晶格锶原子光频标研究进展》一文中研究指出介绍了中国科学院国家授时中心光晶格锶原子光频标研究的工作,主要包括锶原子的两级冷却与俘获,光晶格装载,钟跃迁探测,拉比振荡的测量以及基于光频测量的精密测量理论与技术研究。目前实验上获得温度为8.4μK,数目约1×10~5个~(88)Sr原子的一维光晶格;通过磁场混合~3P_1态与~3P_0态,扫描测量得到线宽为180 Hz的~(88)Sr钟跃迁谱线;获得拉比振荡曲线且拉比π脉冲时间为5 ms时原子跃迁几率达到65%。基于锶原子光钟研究平台,国际上首次全面测量了锶原子组间跃迁(5s~2)~1S_0–(5s5p)~3P_1所有天然同位素的跃迁频率;采用对两个外腔半导体激光器进行级联光学注入的办法,对光梳的模式进行选择和放大(重复频率250 MHz),成功实现了锶原子光钟的窄线宽冷却的689 nm光源,放大倍率达2×10~5倍,边模抑制比大于37 d B,线宽远小于240 Hz,为下一步锶原子光钟系统的简化提供了一条值得探索的途径。(本文来源于《时间频率学报》期刊2016年03期）
锶原子论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在中性原子光晶格钟的系统不确定度评估中,通常黑体辐射引起的频移是最大的一项.黑体辐射频移主要受周围环境温度的影响.针对国家授时中心的锶原子光晶格钟实验系统,通过理论分析、腔体表面温度的测量和软件模拟相结合的方法,评估了锶原子光晶格钟黑体辐射频移的修正量和不确定度.其中主要分析了锶原子炉、蓝宝石加热窗口、透过窗口片进入到真空腔体内的室温以及Zeeman减速装置对原子团处的热辐射引起的黑体辐射频移.在真空腔体外表面设置了5个测温点,利用校准过的铂电阻温度传感器监测真空腔体外表面的温度变化,用SolidWorks绘图软件建立腔体模型,通过有限元分析软件模拟出在真空腔体温度变化0.72 K时,原子团所处位置温度的波动为0.34 K.最终得到黑体辐射频移总的修正量为-2.13(1) Hz,不确定度为2.4×10~(-17).
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
锶原子论文参考文献
[1].王叶兵.锶原子光钟的研制和评估[D].中国科学院大学(中国科学院国家授时中心).2019
[2].李婷,卢晓同,张强,孔德欢,王叶兵.锶原子光晶格钟黑体辐射频移评估[J].物理学报.2019
[3].Luc,Couturier.超冷气体中锶原子里德堡叁重态的高分辨光谱[D].中国科学技术大学.2018
[4].任洁,卢晓同,王叶兵,郭阳,韩建新.锶原子光钟闭环控制系统的设计与实现[J].光学精密工程.2018
[5].林弋戈,方占军.锶原子光晶格钟[J].物理学报.2018
[6].田晓,齐兵.基于激光冷却技术的中性锶原子特性研究[J].激光技术.2018
[7].徐琴芳,尹默娟,孔德欢,王叶兵,卢本全.光梳主动滤波放大实现锶原子光钟二级冷却光源[J].物理学报.2018
[8].郭阳,尹默娟,徐琴芳,王叶兵,卢本全.锶原子光晶格钟自旋极化谱线的探测[J].物理学报.2018
[9].李相良.锶原子698nm钟跃迁激光系统搭建及窄线宽激光技术研究[D].清华大学.2017
[10].常宏,张首刚.中国科学院国家授时中心光晶格锶原子光频标研究进展[J].时间频率学报.2016