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被动型铷原子频标光谱灯优化设计及频标相关技术

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被动型铷原子频标光谱灯优化设计及频标相关技术

作者：陈志红中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）

学位级别：硕士

本文主要研究谱灯抽运被动型铷原子频标(以下简称铷频标)的光谱灯的相关电路，结构设计参数优化方法、以及光谱灯寿命的有关问题。原子频标是一种非常稳定的频率信号源，是现代科学技术的基石之一。铷频标以其体积小，重量轻，功耗省... 详细信息

本文主要研究谱灯抽运被动型铷原子频标(以下简称铷频标)的光谱灯的相关电路，结构设计参数优化方法、以及光谱灯寿命的有关问题。原子频标是一种非常稳定的频率信号源，是现代科学技术的基石之一。铷频标以其体积小，重量轻，功耗省，长短稳优良等一系列优势而成为目前应用最广泛的原子频标。本文首先介绍了铷频标的发展，应用及工作原理。铷光谱灯是铷频标核心部件之一。它的可靠性，稳定性和寿命是制约铷频标整机性能的“瓶颈”。由于激光技术发展的限制，激光抽运被动型铷原子频标离长期稳定可靠运行还有相当长的一段距离。在目前条件下，对谱灯进行优化以提高谱灯抽运铷频标性能，满足我国发展卫星导航定位系统的迫切需要，是一件很重要很有意义的工作。本文主要从以下方面进行了研究： ●谱灯激励电路与恒温电路。介绍了能有效提高激励电路稳定性的温度补偿措施，并提出了提高激励电路稳定性的新方案。介绍了一个经过优化的模拟控温电路，控温精度能够满足高稳频标整机的要求。 ●功耗问题是铷频标(特别是星载铷频标)研制中一个非常重要的问题。本文介绍了从谱灯激励电路，恒温电路和结构设计等几个方面降低整机功耗的措施。提出了大功率启动，开关恒温等方案，并获得了初步的实验结果。 ●谱灯光强的稳定性是影响铷频标长、短稳的重要因素，本文介绍了对灯温，激励功率和频率等方面进行优化的实验研究结果，并介绍了高温老化与射频大功率老化相结合的谱灯预先老化方案。此方案能有效降低灯所需温度，解决了以往由于测不到灯泡中的铷而无法对谱灯寿命进行评估的问题。 ●从目前情况来看，谱灯寿命是影响铷频标整机寿命的最重要的因素。本文介绍了影响谱灯寿命的因素，分析了提高谱灯寿命的措施，以及谱灯寿命的理论和实验评估方法(大功率加速老化对比实验)。 ●文中最后提出提高频标整机性能的方案，其中一些是在其它领域应用比较成功的技术，初步分析了将这些技术措施融入铷频标研制的可行性。

关键词：铷原子频标光谱灯恒温控制光谱灯寿命射频大功率源

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铷光谱灯老化自动测试设备研制与应用

宇航计测技术 2010年第2期30卷 45-49,54页

作者：翟浩郭建中杨炜刘亭杨骊张俊崔敬忠兰州空间技术物理研究所兰州730000 陕西师范大学西安710062 西安仙峒科技有限公司西安710065

介绍了铷光谱灯老化自动测试设备的研制与应用,应用ATE技术实现了铷光谱灯的批量老化及长期自动测量,为筛选评估提供数据,解决了高性能铷原子钟的产品化研制和小型铷原子钟批量生产中的重要问题。系统功能完善、测量准确度高、软件界面... 详细信息

介绍了铷光谱灯老化自动测试设备的研制与应用,应用ATE技术实现了铷光谱灯的批量老化及长期自动测量,为筛选评估提供数据,解决了高性能铷原子钟的产品化研制和小型铷原子钟批量生产中的重要问题。系统功能完善、测量准确度高、软件界面清晰、操作简单,有效改进了铷原子钟研制生产的工艺水平,提高了研制生产过程的信息化程度。

关键词：铷光谱灯原子钟老化自动测试设备

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星载铷钟光谱灯瞬时掉电适应能力研究

星载铷钟光谱灯瞬时掉电适应能力研究

光电器件在原子频标光电检测环路中的应用研究

第十一届中国卫星导航年会

作者：廉吉庆张金海卫立勋王宽张照瑞原泽龙兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室

对导航用星载铷钟,要求其在轨能够长时间连续正常运行,而电源的短暂掉电可能使铷光谱灯工作异常,导致铷钟锁定异常,甚至失锁。针对铷钟在轨工作时可能面临的短暂掉电问题,开展了铷光谱灯抗瞬时掉电能力的研究,以提高星载铷钟对供电异常... 详细信息

对导航用星载铷钟,要求其在轨能够长时间连续正常运行,而电源的短暂掉电可能使铷光谱灯工作异常,导致铷钟锁定异常,甚至失锁。针对铷钟在轨工作时可能面临的短暂掉电问题,开展了铷光谱灯抗瞬时掉电能力的研究,以提高星载铷钟对供电异常情况的适应能力,降低铷钟在轨工作时二次电源受单粒子效应影响引起工作状态异常的风险。文章论述了无极灯的发光机理和发光过程,指出铷光谱启动过程的阻抗变化,通过分析,从阻抗匹配、激励功

关键词：铷钟光谱灯掉电

来源： cnki会议 cnki会议 cnki会议评论

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仪器仪表学报 2007年第S1期28卷 193-195页

作者：雷海东侯群李超盛荣武江汉大学物理与信息工程学院武汉430056 中国科学院武汉物理与数学研究所武汉430071

在被动型原子频标中,光电检测环路是连接物理系统与电子线路间的桥梁,它将物理系统的原子纠偏信号转换成伺服检测电路用信号,整个光电检测环路中主要噪声来源是光谱灯及光电池器件。作为整个物理系统核心光源的光谱灯,其工作参数的稳定... 详细信息

在被动型原子频标中,光电检测环路是连接物理系统与电子线路间的桥梁,它将物理系统的原子纠偏信号转换成伺服检测电路用信号,整个光电检测环路中主要噪声来源是光谱灯及光电池器件。作为整个物理系统核心光源的光谱灯,其工作参数的稳定与否直接影响原子频标的频率稳定度。而光电池在将光信号转换为电信号的过程中,其内部热噪声、散粒噪声、闪变噪声是决定整个转换过程好坏的关键。针对光谱灯及光电池特性,本文对诸如灯温、灯泡中气体比例,电磁兼容、腔温、调制深度、调制频率等环路参数作了具体的设置的工作,通过光强稳定性、鉴频曲线等实验测试结果选择最佳的参数值,原子频标的稳定度测量实验结果说明本文取得满意的成果。

关键词：光谱灯光电池噪声原子频标

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一种铷原子钟超高信噪比物理系统的研究

波谱学杂志 2023年第4期40卷 462-470页

作者：崔家齐刘康琦李俊瑶王芳明刚赵峰梅刚华钟达中国科学院精密测量科学与技术创新研究院湖北武汉430071 中国科学院原子频标重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

在卫星导航、深空探测等尖端技术应用的需求牵引下,谱灯抽运铷原子钟的性能有了很大提升,其短期频率稳定度已达到小系数10^(-13)τ^(-1/2)水平.为能进一步提高铷钟稳定度并探索铷钟性能指标极限,本文在前期对物理系统(Φ40微波腔)结构... 详细信息

在卫星导航、深空探测等尖端技术应用的需求牵引下,谱灯抽运铷原子钟的性能有了很大提升,其短期频率稳定度已达到小系数10^(-13)τ^(-1/2)水平.为能进一步提高铷钟稳定度并探索铷钟性能指标极限,本文在前期对物理系统(Φ40微波腔)结构的重新设计及实验验证的基础上,通过对物理系统的光学系统全面优化设计,改善了光谱灯及抽运光的性能,最终使物理系统信噪比获得了明显提升.测试及分析评估结果表明,新设计的物理系统的散粒噪声对铷钟稳定度的贡献为4.2×10^(-14)τ^(-1/2),本文的研究结果为今后铷钟短稳实现5×10^(-14)τ^(-1/2)、长稳突破1×10^(-15)进入~10^(-16)奠定了基础.

关键词：铷原子钟物理系统信噪比光谱灯频率稳定度

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几个花生品种光能利用与生长规律的研究

花生学报 1986年第1期 1-6页

作者：唐树延刘立侠杨惠文王福录中国科学院长春物理研究所吉林省集安县农技站

一、前言天然植物体内存在着叶绿素a和叶绿素b两种主要色素。在花生的光和作用中,叶绿素a(Chla)既是“天线”色素,又是“中心”色素(唐树延等,1982;Norris,1974),它起着光能捕获和电荷分离的双重作用。叶绿素a、b之间的相互作用和能量... 详细信息

一、前言天然植物体内存在着叶绿素a和叶绿素b两种主要色素。在花生的光和作用中,叶绿素a(Chla)既是“天线”色素,又是“中心”色素(唐树延等,1982;Norris,1974),它起着光能捕获和电荷分离的双重作用。叶绿素a、b之间的相互作用和能量利用效率是很高的(唐树延等,1985;Campillo,1976)。高光合的能量利用,主要取决于植物色素的作用。因此,研究色素的光物理、光生理过程,已引起了世界各国的高度重视(Katze,1979;Govindjee,1982;Sybesma,1984)。

关键词：光谱灯白沙徐州光照江苏叶绿素光能利用花生品种