1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
3 电子科技大学电子科学与工程学院, 四川 成都 611731
高精度空间冷原子钟在基础物理研究、导航定位系统,以及深空探测领域均有重要应用。为此,设计了一种结合激光冷却与原子原位探测方案的新型微波腔,在该微波腔中心可以俘获与冷却铷原子,然后在微重力环境下对冷原子样品开展原子钟操作。该方案相对于已有的空间冷原子钟方案,在减少冷原子损耗、死时间占比和分布腔相移上具有较大的优势。分析了微波腔的详细结构与光学设计,确定了微波腔需要的基本参数,并对微波腔内部的微波磁场进行了仿真分析。在已完成研制的微波腔内开展特性测试,测试与仿真结果说明,所设计微波腔的性能可以满足不确定度优于1×10 -16的高精度空间冷原子钟的要求。
测量 冷原子钟 激光冷却 微波腔 微重力 原位探测
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 电子科技大学电子工程学院, 四川 成都 611731
观测到了使用镀银微波腔产生漫反射光场冷却原子的信号，完成了微波腔与积分球一体化的最后一步。这种冷却方式结构更加简单，且没有涂料，不会对微波场场型造成影响，有利于钟信号的信噪比及对比度提高。同时测试了微波腔冷却在不同冷却光注入方案、漫反射系数及腔表面开孔尺寸下的冷却性能。结果表明端面注入冷却光是目前获得更多冷原子数目的方法，提高腔表面的漫反射系数，可以显著提高冷原子数目。为了充分利用积分球内的冷原子，采用了10 mm的通光孔径，测试了不同通光孔径对冷原子信号的影响，证实了目前较大的通光孔径不会影响到冷原子数。
原子与分子物理学 激光冷却 一体化 积分球 微波腔
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 电子科技大学电子工程学院, 四川 成都 611731
首先对一体化的积分球微波腔进行了论证，然后进行了设计、仿真和加工实测。采用单端环耦合的方式进行微波激励，分别对从圆柱腔的端面及侧面耦合的方式进行了仿真，结果发现在圆柱腔侧面耦合能得到较好的场型分布。实现了通过微调耦合环的方式进行模式选择的新方法，这种方法简便易行，且能有效减小微波腔的体积。测试结果表明设计的微波腔体积小、结构稳定，能同时满足积分球冷却和微波腔的功能要求即实现了积分球与微波腔一体化的要求，更重要的是一体化结构不需要使用漫反射涂料，不会影响腔的模式及场型分布，有利于提高钟信号的信噪比和对比度。
原子与分子物理学 激光冷却 一体化 积分球 微波腔
1 中国工程物理研究院 复杂电磁环境实验室， 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所，高功率微波技术重点实验室， 四川 绵阳 621900
通过基于随机矩阵理论的耦合模型，对不同频段电磁波环境中计算机机箱关键部位感应电压的统计分布进行了理论和实验分析，实验测量结果与理论分析结果非常一致。给出了随机耦合模型应用的简单例子，验证了随机耦合模型在宽频带电磁环境下系统级效应分析和预测的适用性。为电子设备(尤其大型的具有非平行面封装腔体电子设备)电磁环境效应分析提供了一种方法。
随机耦合模型 随机矩阵理论 微波腔体 感应电压 电磁环境效应 random coupling model random matrix theory microwave cavity induced voltage electromagnetic environment effects 强激光与粒子束
2014, 26(7): 073205
1 中国工程物理研究院 复杂电磁环境实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
通过宽频带电磁环境下计算机机箱关键部位感应电压统计分布的实验验证和基于随机矩阵理论的耦合模型的理论计算研究，给出了随机耦合模型(RCM)的应用流程和计算方法；就散射系数、归一化散射和归一化阻抗矩阵的统计特性进行了理论和实验研究，实验测量结果与理论分析结果非常一致；针对RCM的应用进行了初步分析，验证了随机耦合模型在复杂电磁环境下系统级效应分析和预测的适用性。结果证明此方法尤其适用于大型的具有非平行面封装腔体电子设备的电磁兼容、效应及评估等研究。
随机耦合模型 电磁环境效应 电磁兼容 波混沌散射 微波腔体 Random Coupling Model electromagnetic environment effects electromagnetic compatibility wave-chaotic scattering microwave cavity 强激光与粒子束
2014, 26(6): 063203
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生部,北京 100088
分析了微波混沌腔体系统中关键部位感应电压的统计问题,介绍了随机耦合模型在高功率微波效应研究中的计算方法和应用,并以计算机机箱为实验系统,开展了电磁波耦合入计算机机箱腔体的电磁干扰问题研究,对其电路板上关键部位感应电压的统计计算和实验结果进行了比较,其结果基本一致。随机耦合模型在波混沌系统中感应电压的统计探讨为高功率微波效应、电磁兼容等研究提供了一种新的思路。
随机耦合模型 高功率微波效应 电磁兼容 波混沌散射 微波腔 random coupling model high power microwave effects electromagnetic compatibility wave-chaotic scattering microwave cavity
1 中国工程物理研究院 研究生部,北京 100088
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
通过建立的微波腔模拟产生大量腔体散射矩阵和辐射散射矩阵,并转化得到归一化散射矩阵和阻抗矩阵。利用戴桑环系综对归一化散射矩阵的本征值和本征相位进行了统计分析,其本征值的模和本征相位具有统计独立性,且本征相位近似均一分布,验证了腔体中波混沌散射的存在。对数值模拟和随机矩阵理论预测得到的归一化阻抗的统计特性进行了比较,其结果基本一致,说明随机矩阵理论对归一化阻抗具有一定的预测功能。
微波腔 波混沌散射 随机耦合模型 戴桑环系综 电磁兼容 概率密度函数 microwave cavity wave-chaotic scattering random coupling model Dyson’s circular ensemble electromagnetic compatibility probability density function
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
对自行研制的激光冷却铷原子喷泉钟的微波谐振腔进行了分析和设计,确定了需要的微波谐振腔基本参数。对影响微波谐振腔共振频率的因素进行了分析和研究,得到了共振频率随环境因素的变化规律。这些对调节微波腔共振频率和提高原子钟的准确度有重要意义。还对研制的微波谐振腔进行了测试,结果表明微波谐振腔的性能满足激光冷却铷原子喷泉钟的要求。由测试结果进一步估算了微波谐振腔引起的横向腔相移。
量子光学 冷原子 微波谐振腔 共振频率 温度 横向腔相移
云南师范大学物理与电子信息学院,云南,昆明,650092
用多极理论计算具有复杂几何形状、圆柱对称微波腔的谐振频率,推导出用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率的本征值方程.三个工程实例的计算结果表明,用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于复杂几何形状圆柱对称微波腔工程问题的设计与计算,多极理论是计算圆柱对称微波腔谐振频率的一种有效方法.
多极理论 圆柱对称微波腔 谐振频率 multipole theory cylindrical symmetric microwave cavity resonant frquency
