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物理学报 2002年第11期51卷 2485-2488页

作者：赵建明肖连团汪丽蓉贾锁堂山西大学量子光学和光量子器件国家重点实验室电子信息技术系太原030006

利用外腔半导体激光器 85 2 .1nm激光将cs原子共振激发到 6P态 ,对cs原子 6P→ 7P态能量积聚效应的温度特性进行了实验研究 .随温度的升高 ,共振荧光强度增大 ,同时双峰间隔增大。

关键词：温度特性 cs原子能量积聚效应外腔半导体激光器共振荧光铯激发态

Rydberg态cs原子的Stark效应的实验研究

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量子电子学报 2000年第4期17卷 301-304页

作者：胡正发柳晓军周士康柳晓军胡正发龚顺生詹明生中国科学院安徽光学精密机械研究所激光光谱学开放实验室合肥230031 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071

利用原子束装置，采用双束波长为 λ１＝８５２．１ｎｍ和λ２＝５１０ｎｍ激光的两步激发，实验研究了ＣｓＲｙｄｂｅｒｇ态原子在外加电场为０～６００Ｖ／ｃｍ时的Ｓｔａｒｋ扇形图，观察到在外电场的作用下能级出现l混合和ｎ... 详细信息

利用原子束装置，采用双束波长为 λ１＝８５２．１ｎｍ和λ２＝５１０ｎｍ激光的两步激发，实验研究了ＣｓＲｙｄｂｅｒｇ态原子在外加电场为０～６００Ｖ／ｃｍ时的Ｓｔａｒｋ扇形图，观察到在外电场的作用下能级出现l混合和ｎ混合的现象．

关键词： Rydberg态原子 Stark效应 cs原子原子物理学

科学家提出BEG和多层石墨烯（3-5）表面cs原子超晶格的形成机制

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中国科学院院刊 2012年第5期27卷 623-623页

中科院物理所／北京凝聚态物理同家实验室（筹）表面物理实验室马旭村研究员与清华大学物理系薛其坤院士、北京应用物理与计算数学所张平研究员共同提出了BEG和多层石墨烯（3-5）表面cs原子超品格的形成机制：6H—SIC（0001）衬底上石... 详细信息

中科院物理所／北京凝聚态物理同家实验室（筹）表面物理实验室马旭村研究员与清华大学物理系薛其坤院士、北京应用物理与计算数学所张平研究员共同提出了BEG和多层石墨烯（3-5）表面cs原子超品格的形成机制：6H—SIC（0001）衬底上石墨烯表面周期、褶皱的6×6结构是cs原子吸附的模板，rim和valley位问的能量势垒（随层厚增加而减小）抑制热涨落导致的cs原子扩散和无序；

关键词： cs原子表面石墨机制超晶格科学家物理实验室凝聚态物理

cs(8S)态的碰撞转移和高位原子态的激发

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光谱学与光谱分析 2007年第4期27卷 647-649页

作者：崔秀花穆保霞王淑英张刚台袁强华戴康沈异凡西安交通大学理学院陕西西安710049 新疆大学物理系新疆乌鲁木齐830046

在cs蒸气中,二步激发cs原子至8S态,研究了其碰撞转移和高位原子态的产生过程。在10^16-10^17cm^-3密度范围内,测量了碰撞激发转移8S＋6S→6D＋6S的速率系数。由测得的荧光强度随密度的变化关系,得到k6D=（2.4±0.5）×10^-10cm^3.s^-1... 详细信息

在cs蒸气中,二步激发cs原子至8S态,研究了其碰撞转移和高位原子态的产生过程。在10^16-10^17cm^-3密度范围内,测量了碰撞激发转移8S＋6S→6D＋6S的速率系数。由测得的荧光强度随密度的变化关系,得到k6D=（2.4±0.5）×10^-10cm^3.s^-1。同时研究了碰撞能量合并过程5D＋5D→nL＋6S（nL=9D,11S,7F）,5D态是由8S→7P→5D的辐射跃迁产生的。由以前测量过的6P＋5D→6S＋7D的转移速率系数以及6P态的原子密度,结合荧光强度比得到碰撞能量合并过程的速率系数,对于9D,11S和7F各态,其平均值分别为（6.4±3.2）×10^-10,（1.0±0.5）×10^-10和（8.4±4.2）×10^-10cm^3.s^-1。

关键词：激光光谱荧光速率系数 cs原子

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激发态cs(5D)原子间碰撞能量转移

原子与分子物理学报 2007年第1期24卷 111-114页

作者：穆保霞王淑英崔秀花张刚台袁强华戴康沈异凡新疆大学物理系乌鲁木齐830046

用激光二步激发cs原子至8S态,从谱线的波长及强度可以确定cs原子的辐射及碰撞过程,5D态主要是由8S→7P→5D跃迁布居的.在1016-1017cs密度范围内,测量了碰撞能量合并5D+5D→nL+6S(nL=9D,11S,7F)速率系数,因5D→6P(3.0-3.6μm)处于红外本... 详细信息

用激光二步激发cs原子至8S态,从谱线的波长及强度可以确定cs原子的辐射及碰撞过程,5D态主要是由8S→7P→5D跃迁布居的.在1016-1017cs密度范围内,测量了碰撞能量合并5D+5D→nL+6S(nL=9D,11S,7F)速率系数,因5D→6P(3.0-3.6μm)处于红外本实验不能探测,利用一个已经测量过的过程(即6P+5D→6S+7D)作相对测量,对于9D,11S和7F态,其平均速率系数分别为(8.4±4.2)×10-10,(7.3±3.6)×10-10和(9.7±4.8)×10-10cm3s-1.讨论了碰撞转移过程11S+6S 7F+6S对速率系数的影响.

关键词：碰撞能量转移荧光速率系数 cs原子

cs法拉第反常色散光学滤波应用于边缘滤波器特性分析

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河南师范大学学报（自然科学版） 2006年第3期34卷 64-66,98页

作者：张永涛彭玉峰彭爱莲李阔湖陈靖洛阳师范学院物理与电子科学系河南洛阳471022 河南师范大学物理与信息工程学院河南新乡453007

提出将cs法拉第反常色散光学滤波应用于边缘滤波器,以弥补利用127I2和129I2分子的共振跃迁实现分子边缘滤波器的不足.对cs 6S1/27P1/2法拉第反常色散谱的滤波特性、频率调谐特性进行了理论分析.结果表明:cs原子的法拉第反常色散谱对称... 详细信息

提出将cs法拉第反常色散光学滤波应用于边缘滤波器,以弥补利用127I2和129I2分子的共振跃迁实现分子边缘滤波器的不足.对cs 6S1/27P1/2法拉第反常色散谱的滤波特性、频率调谐特性进行了理论分析.结果表明:cs原子的法拉第反常色散谱对称地存在2个陡的线翼透射峰,通过调节气室温度和外加磁场强度,线翼透射峰中心频率可以被调节到适当的位置,以满足边缘滤波器的实际需要.

关键词：滤波法拉第反常色散线翼透射 cs原子

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锁频点连续可调的激光器稳频技术

激光与光电子学进展 2012年第10期49卷 127-131页

作者：刘强张军海曾宪金黄宗军孙伟民哈尔滨工程大学理学院黑龙江哈尔滨150001 东北石油大学电子科学学院黑龙江大庆163318

实现了利用铯原子圆二向色性激光稳频(DAVLL)技术保证频率的非共振锁定并连续可调。介绍了DAVLL技术用于稳定激光频率的基本原理,指出由于cs原子复杂的能级结构,导致简单的DAVLL技术此处不再适用,并且发现稳频曲线的零点与磁场强度的大... 详细信息

实现了利用铯原子圆二向色性激光稳频(DAVLL)技术保证频率的非共振锁定并连续可调。介绍了DAVLL技术用于稳定激光频率的基本原理,指出由于cs原子复杂的能级结构,导致简单的DAVLL技术此处不再适用,并且发现稳频曲线的零点与磁场强度的大小有关;利用饱和吸收光谱测量磁场对DAVLL谱线鉴频零点的影响,发现激光频率在以Fg=4→Fe=5跃迁红失谐105MHz为中心50MHz范围内线性可调,频率稳定度可达3MHz。

关键词：激光器二向色性激光稳频连续可调塞曼效应激光稳频 cs原子

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卡尔曼滤波在原子磁力仪中的应用研究

卡尔曼滤波在原子磁力仪中的应用研究

作者：董玉辉哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

原子磁力仪的基本原理是依据cs原子拉莫尔进动(Lamor Procession)频率正比于外界磁场强度的物理特性,通过检测极化原子进动的频率,从而实现外界磁场的精确测量。2008年,在《MIT Technology Review》(技术评论)中原子磁力仪被麻省理工大... 详细信息

原子磁力仪的基本原理是依据cs原子拉莫尔进动(Lamor Procession)频率正比于外界磁场强度的物理特性,通过检测极化原子进动的频率,从而实现外界磁场的精确测量。2008年,在《MIT Technology Review》(技术评论)中原子磁力仪被麻省理工大学评为未来最有可能改变人类生活的十大新兴技术之一。高灵敏度的磁力仪已经有大量的应用,在地磁考古和生物医学成像方面,搜索中子中的永久电偶极子以及自然基础对称性的测试;在生活中,可以指引方向和地震来临前测量磁场异常;在医学领域,通过对心脑弱磁检测观察磁场异常分布可以快速准确找到病灶位,核磁共振更可以准确诊断全身健康情况;在工业上,汽车生产的流水线上可以通过磁测量手段来观察金属表面的磁场分布,从而指导工件表面是否平滑,实现对其无损探伤的目的;地质勘探领域中,油井和矿产资源所处的位置可以由磁力仪快速并且准确的判断;军事领域中,人造卫星上进行空间探测、深水潜艇定位、磁引信、地磁导航等技术磁力仪均可发挥重要的作用。按照其研究时间的先后磁力仪可以分为磁通门磁力仪、质子磁力仪、光泵磁力仪、超导磁力仪和原子磁力仪。由于磁通门磁力仪灵敏度低不适合一些严格的测量,但是对于灵敏度要求不高的场所测量中,仍然被很多人使用。超导磁力仪有很高的灵敏度,适合极其微弱磁场的测量,由于其灵敏度很高可以应用到医学领域来检测量人脑和心脏磁场的分布,无损探伤和考古领域,但是超导磁力仪中的超导材料对于温度的要求极其严格。光学原子磁力仪是近十几年来发展起来的一种具有超高灵敏度的磁力仪,也是目前世界上微弱磁场测量领域最前沿的研究方向。相比超导磁力仪而言,原子磁力仪具有更高的灵敏度,更低的成本和更小的体积,这就决定了光学原子磁力仪具有更为广泛的应用范围和前景。本文的目的是以全光铯原子磁力仪的实验系统为基础,引入卡尔曼滤波的方法,在软件算法方面寻求突破,提高全光铯原子磁力仪的灵敏度。为改善原子磁力仪的灵敏度提供新的思路和借鉴。本文通过以下五个部分对课题展开研究。第一部分首先对磁力仪的背景进行了详细的阐述,然后介绍了原子磁力仪国内外发展水平以及原子磁力仪在今后的发展趋势,最后提出本课题研究的内容、目的、意义和结构安排。第二部分针对磁力仪的工作原理展开叙述,基于本课题研究cs原子在外界磁场条件下与光的相互作用,简单叙述了 cs原子的特性,塞曼效应中拉莫进动及其碱金属原子的拉莫进动,铯原子能级结构中的塞曼效应的精细结构和超精细结构。最后,介绍了自旋弛豫技术,磁力仪系统的数学描述和全光铯原子磁力仪系统的实现。第三部分介绍了铯原子磁力仪闭环系统的原理,详细介绍了正弦调制锁频、半高宽锁频、色散零点锁频三种锁频方法,了解了数字频率跟踪系统方案以及系统工作的流程。介绍了闭环系统的性能测试,分别进行了磁场跟踪测试,闭环灵敏度测试以及响应速度测试。第四部分对卡尔曼滤波原理进行了介绍,并且了解了卡尔曼滤波的空间模型,公式的推导以及卡尔曼滤波的流程图。对卡尔曼滤波进行测试,分别对一次曲线、二次曲线以及周期性曲线进行测试,并且进行了分析。第五部分为实测滤波部分,首先介绍了锁相放大器,分析了锁相放大器的原理及运算过程,在锁相放大器的分析中找到了与卡尔曼滤波的结合点。对原子磁力仪的实测数据进行了滤波,分别对稳定磁场的数据以及突变磁场的数据进行滤波分析。最后研究和展望将卡尔曼滤波应用于实时闭环测试系统。给出应用系统框图,提出可能存在的问题和可能用来解决问题的方法。

关键词：原子磁力仪卡尔曼滤波 cs原子闭环系统锁相放大器

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全光半矢量原子磁力仪的设计

全光半矢量原子磁力仪的设计

作者：栾保满哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

全光半矢量原子磁力仪,是一种高灵敏度全光铯原子磁力仪装置。原子磁力仪具有重重的意义和研究价值,美国麻省理工学院在名为《Technology Review》杂志上,将原子磁力仪评为十大新兴技术之一。原子磁力仪的工作原理是依据cs原子拉莫尔进... 详细信息

全光半矢量原子磁力仪,是一种高灵敏度全光铯原子磁力仪装置。原子磁力仪具有重重的意义和研究价值,美国麻省理工学院在名为《Technology Review》杂志上,将原子磁力仪评为十大新兴技术之一。原子磁力仪的工作原理是依据cs原子拉莫尔进动(Lamor Procession)频率正比于外界磁场强度的物理特性,通过对稳频894.6nm的激光器的强度调制,实现对cs原子操控,进而产生原子极化和拉莫尔进动。同时,用另外一台852.3nm稳频激光器检测极化原子进动的频率,从而实现外界磁场的精确测量。磁力仪在当今具有重要的应用:在医学领域,通过对心脑弱磁检测观察磁场异常分布可以快速准确找到病灶位;在工业上,例如汽车生产的流水线上可以通过磁测量手段来观察金属表面的磁场分布,从而察看工件表面是否平滑,实现对其无损探伤的目的;在地质勘探领域,磁力仪可以快捷准确判断油井和矿产资源所处的位置;在军事领域中,磁力仪可在人造卫星上进行空间探测、深水潜艇定位、磁引信、地磁导航等技术发挥作用。传统磁力仪主要针对磁场大小的测量,而且测量水平已经达到了一定的水准,一种无自旋交换(SERF)钾原子磁力仪最高测量灵敏度可以达到0.54fT/Hz。目前,磁力仪的主要种类有很多,如基于法拉第电磁感应定律的磁通门磁力仪;利用质子在磁场中旋进的质子磁力仪;采用超导量子干涉器件的(SQUID)超导磁力仪和现如今研究的全光原子磁力仪(All Optical Atomic Magnetometer)。这些种类的磁力仪虽然在测量精度和灵敏度上已经达到一定要求,但是传统的磁力仪是在磁场方向已知情况下的单轴测量,对复杂环境和非标准磁场测量具有一定的局限性。设计的目的是基于全光铯原子磁力仪的实验系统建立一个压矢量磁场模型,并用该系统对压矢量进行测量,从而为矢量磁力仪的发展奠定基础。这种全光压矢量磁力仪不但具有传统全光铯原子磁力仪的高灵敏度而且还可以确定磁场的方向。本文通过以下四个部分对课题展开研究。第一部分首先对磁力仪的背景进行了详细的阐述,然后介绍了原子磁力仪国内外发展水平以及原子磁力仪在今后的发展趋势,最后提出本课题研究的内容、目的、意义和结构安排。第二部分针对磁力仪的工作原理展开叙述,基于本课题研究cs原子在外界磁场条件下与光的相互作用,简单叙述了cs原子的特性,瑟曼效应中拉莫进动及其碱金属原子的拉莫进动,铯原子能级结构中的瑟曼效应的精细结构和超精细结构。最后,介绍了自旋弛豫技术,磁力仪系统的数学描述和全光铯原子磁力仪系统的实现。第三部分是对激光器稳频技术的研究,在全光半矢量原子磁力仪的设计中,需要稳定的泵浦光和检测光,因此激光器稳频技术相当重要,这一部分介绍了三种激光器稳频技术:饱和吸收谱技术,消多普勒极化谱技术和原子二向色性激光稳频技术(DAVLL),本研究采用的是饱和吸收谱技术,因此详细地对饱和吸收谱技术的基本原理和实验研究进行了详细的阐述。第四部分对全光半矢量原子磁力仪的半矢量磁场的模型进行建立,对数学模型的关系式进行数学计算与推导,针对设计好的模型进行理论仿真与实验研究,最后对理论值和实验数据进行比较,分析全光半矢量原子磁力仪的性能指标。

关键词：原子磁力仪半矢量磁场 cs原子激光稳频

基于DAVLL技术的半导体激光器稳频装置设计

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光学仪器 2014年第6期36卷 551-554页

作者：刘强卓艳男刘超王家兴牟海维东北石油大学电子科学学院黑龙江大庆163318

分析了二向色性原子蒸气激光频率锁定(dichroic atomic vapor laser lock,DAVLL)技术稳定激光器频率的原理,并采用DFB894.6nm半导体激光器和cs原子气室搭建稳频实验装置。实验测量了不同磁场条件下的DAVLL光谱,发现cs原子D1线的DAVLL光... 详细信息

分析了二向色性原子蒸气激光频率锁定(dichroic atomic vapor laser lock,DAVLL)技术稳定激光器频率的原理,并采用DFB894.6nm半导体激光器和cs原子气室搭建稳频实验装置。实验测量了不同磁场条件下的DAVLL光谱,发现cs原子D1线的DAVLL光谱零值点处的斜率随磁场强度增加而增大,但谱线零点斜率不随磁场变化。根据半导体激光器锁频原理设计制作了驱动电路,测试结果表明,该稳频装置的短时频率稳定度达16 MHz。

关键词：激光稳频塞曼效应电流源 cs原子