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绝对重力仪的技术发展:光学干涉和原子干涉

光学学报 2021年第1期41卷 37-52页

作者：吴书清李天初中国计量科学研究院时间频率计量科学研究所北京100029 国家市场监管总局时间频率计量基准重点实验室北京100029

绝对重力仪是直接开展绝对重力测量的精密计量仪器。绝对重力测量是指对地球表面重力加速度值的直接测量,其在地球科学和计量科学等领域都有十分重要的应用。历史上最早的绝对重力测量约在1590年。1590~1960年,主要利用摆仪的摆长和自... 详细信息

绝对重力仪是直接开展绝对重力测量的精密计量仪器。绝对重力测量是指对地球表面重力加速度值的直接测量,其在地球科学和计量科学等领域都有十分重要的应用。历史上最早的绝对重力测量约在1590年。1590~1960年,主要利用摆仪的摆长和自由摆周期来开展绝对重力测量。自1960年起,随着激光技术的发明,高精度绝对重力测量有了新的发展,人们开始利用宏观物体自由运动(自由下落或上抛)的方法开展绝对重力测量,形成了激光干涉绝对重力仪。1991年,美国斯坦福大学朱棣文教授小组首次利用冷原子团的自由运动进行绝对重力测量,实现了第一台原子干涉绝对重力仪。中国计量科学研究院是我国最早开展绝对重力仪研制的单位,本文结合中国计量科学研究院绝对重力仪研制经验,综述了激光干涉绝对重力仪和原子干涉绝对重力仪的技术发展,尤其是激光技术的发明对绝对重力仪的技术发展带来的革命性技术变革。

关键词：原子与分子物理学重力加速度绝对重力测量绝对重力仪光学干涉激光冷却原子干涉

Ultranarrow bandwidth Faraday atomic filter approaching natural linewidth based on cold atoms

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Chinese Optics Letters 2021年第3期19卷 32-35页

作者： Wei Zhuang Yang Zhao Shaokai Wang Zhanjun Fang Fang Fang tianchu li National Institute of Metrology Beijing 100029China

An ultranarrow bandwidth Faraday atomic filter is realized based on cold 87Rb atoms. The atomic filter operates at 780 nm on the 52 S1/2, F = 2 to 52 P3/2, F’= 3 transition with a bandwidth of 7.1(8) MHz, which is approaching the natural linewidth of the transition. The peak transmission achieves 2.6(3)% by the multi-pass probe method. This atomic filter based on cold atoms may find potential applications in self-stabilizing lasers in the future.

关键词： Faraday effect atomic filter cold atoms Faraday laser

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试析光干涉测量几何长度的相对不确定度极限

计量学报 1999年第1期20卷 37-43页

作者：李天初中国计量科学研究院

随着稳频激光和现代干涉仪的发展，光波波长在空气中的不确定性已成为限制用光学方法测量几何长度相对不确定度的主要因素。本文回顾了现代干涉测长精度的提高；探讨了用Ｅｄｌｅｎ公式修正空气中波长及其在高精度实际应用中的限制、用... 详细信息

随着稳频激光和现代干涉仪的发展，光波波长在空气中的不确定性已成为限制用光学方法测量几何长度相对不确定度的主要因素。本文回顾了现代干涉测长精度的提高；探讨了用Ｅｄｌｅｎ公式修正空气中波长及其在高精度实际应用中的限制、用折射率干涉仪修正空气中波长的技术关键和可达到的精度极限；最后介绍了在真空中测长的实用性以及可能达到的精度。

关键词：几何长度测量干涉测长不确定度

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光反馈激光开关干涉仪

中国激光 1990年第6期17卷 376-378页

作者：李天初中国计量科学院 100013

近年来,用光反馈实现半导体激光双稳态的研究十分活跃。在小型准各向同性(全内腔)He-Ne激光中,同样可以建立“双稳态”。这种“双稳态”的光反馈激光开关干涉仪可用来产生精密的位移位置信号。

关键词：光反馈激光开关干涉仪

基于Larsen推理的电压暂降下工业过程负荷损失率评估方法

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电力系统保护与控制 2022年第4期50卷 145-153页

作者：李天楚伍智鹏方铭李科得海南电网有限责任公司电力科学研究院海南海口570311 海南省电网理化分析重点实验室海南海口570311

明确电压暂降对工业过程的影响程度,是进行暂降损失估计、提供治理方案的前提。考虑了工业过程设备级/过程级的电压暂降耐受能力,提出了一种负荷损失率的评估方法,以量化电压暂降对工业过程造成的危害。首先,为解决过程参数难以获取、... 详细信息

明确电压暂降对工业过程的影响程度,是进行暂降损失估计、提供治理方案的前提。考虑了工业过程设备级/过程级的电压暂降耐受能力,提出了一种负荷损失率的评估方法,以量化电压暂降对工业过程造成的危害。首先,为解决过程参数难以获取、精度低的问题,建立了基于物理结构的过程参数等值响应模型。将过程级的非电量过程参数值等效为电压值,以输入电压暂降特征量刻画设备和工业过程的耐受特性。然后,提出了基于Larsen推理的负荷损失率评估方法,以暂降特征量为推理前件、以负荷损失率为推理后件,构建了前件、后件的隶属度函数。实现了基于监测数据的过程负荷损失率的推理评估,减小评估结果对精确信息的依赖性。最后,应用该方法评估海南省某石化企业的电压暂降下负荷损失率,结果表明所提出方法正确且有效。

关键词：电能质量电压暂降电压耐受曲线负荷损失率模糊推理

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激光冷却和操控原子:原理与应用

科技导报 2018年第5期36卷 28-38页

作者：庄伟李天初中国计量科学研究院

利用激光进行冷却和囚禁原子,可降低原子热运动速度、实现原子的量子操控,在精密测量等领域具有重要应用。本文概述了激光冷却和囚禁原子技术的发展历程及其基本原理,综述了该技术在玻色-爱因斯坦凝聚、原子钟和原子干涉仪等领域的应用。

关键词：激光冷却和囚禁玻色-爱因斯坦凝聚原子钟原子干涉仪

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计及时滞的含风电配电网节点电压安全分析

电工技术学报 2023年第5期38卷 1299-1311页

作者：崔庆雪李霞林葛磊蛟李天楚李献天津大学智能电网教育部重点实验室天津300072 海南电网有限责任公司电力科学研究院海口570311

随着新型电力系统的发展,强间歇性、随机性的风电点多面广地接入配电网,导致其潮流分布发生了巨大变化,给配电网安全可靠运行带来挑战。尤其在配电网运行控制过程中,数据计算、指令传输、指令响应等多环节均存在的不确定性耗时,可能会... 详细信息

随着新型电力系统的发展,强间歇性、随机性的风电点多面广地接入配电网,导致其潮流分布发生了巨大变化,给配电网安全可靠运行带来挑战。尤其在配电网运行控制过程中,数据计算、指令传输、指令响应等多环节均存在的不确定性耗时,可能会造成控制策略失灵乃至局部节点电压越限,因此,精准掌握配电网的最大可调控时延即时滞稳定裕度非常必要。为此,该文首先构建了计及时滞的含风电配电网节点电压安全分析偏导数微分超越方程的数学模型;然后提出一种Lyapunov-Krasovskii泛函构造方法,并应用Wirtinger不等式技巧处理泛函导数中的积分项,实现对所构建偏导数微分超越方程的求解,得到稳定判据,获知其时滞稳定裕度;最后借助典型案例和IEEE 33算例进行仿真验证。结果表明,该文所得稳定判据具有更低的保守性,以期为不确定时滞影响下的配电网运行控制提供理论依据。

关键词：配电网时滞电压安全 Lyapunov-Krasovskii泛函 Wirtinger不等式

Fiber Based Time and Frequency Synchronization System

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Fiber Based Time and Frequency Synchronization System

Improvements and New Evaluation of NIM4 Cesium Fountain Clock and Construction of NIM5 Clock in 2006

第四届中国卫星导航学术年会

作者： Bo Wang Chao Gao Weiliang Chen Yu Bai Jing Miao Xi Zhu tianchu li lijun Wang Joint Institute for Measurement Science Tsinghua University The state key lab of precision Measurement Technology and Instrument Department of Precision Instruments Tsinghua University Department of Physics Tsinghua University National Institute of Metrology National Institute of Metrology 100013 Beijing China

We build up a time and frequency synchronization system via the 80 km urban fiber link between Tsinghua University and the National Institute of Metrology in Changping city. Using the system, we demonstrate simultaneous time and RF signal distribution via optical fibers. The measured frequency dissemination stability of a 9.1 GHz RF signal is 7×10-15 /s, 5×10-19 /day, and the measured time synchronization accuracy is 50 ps. Relevant results were published on the Scientific Reports of Nature Publishing Group. To further build up a regional time and frequency network, integrated-designed modules are needed. Its long term continuous running stability and commonality should be tested. In this paper, we introduce the design of the frequency dissemination modules. After 135 days’ continuously running, we get the million-second frequency dissemination stability of 8×10-19 /106 s. We also introduce our multiple-access download module, which improves the frequency dissemination scheme from the traditional point to point protocol to be a tree structure protocol, and greatly improves its applicability. Using it, the stability of the receiving frequency signal at arbitrary accessing point is almost 4 orders of magnitude better than that using directly accessing method. All of these modules will be applied to build up the regional time and frequency network.

关键词： time · frequency · dissemination · synchronization · stability · multiple-access

来源： cnki会议评论

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工程科学（英文版） 2007年第2期5卷 124-128页

作者： li tianchu, li Mingshou, lin Pingwei, Wang Ping, Chen Weiliang, liu Nianfen, lin Yige(National Institute of Metrology (NIM), No.18,Beisanhuandong Rd, Beijing 100013, China)

The NIM4 cesium fountain clock has been operating stably and sub-continually since Aug. 2003. In this paper we present improvements on NIM4 in 2005-2006 and the most recent evaluation for its frequency shifts with an uncertainty of 5E-15. A 220 days comparison between NIM4 and GPS showed an agreement of 2E-14. Finally the construction of a NIM5 transportable cesium fountain clock is briefly reported.

关键词： metrology time and frequency standards cesium fountain clock