红外与激光工程
2023, 52(10): 20230025
台晶(宁波)电子有限公司, 浙江 宁波 315800
分析并研究了瞬时热冲击之一的回流焊对石英晶体谐振器频率稳定性的影响, 综合已有研究经验和回流焊后频率的可恢复性, 推断薄膜应力是回流焊后频率稳定性的主要影响因子。通过试验发现, 薄膜溅射功率降至200 W或薄膜热退火温度升至350 ℃可有效改善回流焊后谐振器的频率稳定性, 回流焊后频率变化量降低(4~5)×10-6。采用显微拉曼光谱仪对回流焊前、后的石英晶片进行分析发现, 其在回流焊后的拉曼特征峰明显往高频移动, 推断是由于薄膜热膨胀引起的张应力增大而致石英晶片内压应力增加约8 MPa; 随冷却时间延长, 薄膜收缩而致石英晶片内压应力减小, 频率逐渐恢复。结果表明, 薄膜应力变化是回流焊对谐振器频率稳定性的影响机理。
石英晶体谐振器 热冲击 回流焊 频率稳定性 薄膜应力 影响机理 quartz crystal resonator thermal shock reflow soldering frequency stability film stress influence mechanism
1 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, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学, 北京 100049
低相位噪声、高频率稳定度的10 MHz氢钟信号(HCS)是精密测量物理实验中 不可缺少的微波频率基准。HCS在经过一定距离的传输后,由于受到周围电磁噪声和振动的干扰,其相位噪声和短期 频率稳定度会恶化。介绍了一种过滤HCS传输后的末端噪声的方案,用于改善HCS的相位噪声和短期稳定度。 该方案基于将恒温高稳晶振(OCXO)相位锁定到HCS上,使氢钟1 s内的相位噪声和频率稳定度由OCXO决定, 而长期稳定度跟随HCS。经过该过滤方案后, HCS的功率从-4.4 dBm放大到5 dBm, 末端相位噪声本底 降低约10 dB, 且消除了所有高于1 Hz的干扰。该系统可在不对实验室氢钟及其信号传输网络做改动的 情况下,有效提高HCS 频率的纯度,进而提高精密测量实验的精度。
精密测量 末端噪声过滤 相位锁定 氢钟信号 频率稳定性 相位噪声 恒温高稳晶振 precision measurement terminal noise filtering phase locking hydrogen clock signal frequency stability phase noise oven-controlled crystal oscillator
1 上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
2 上海理工大学太赫兹技术创新研究院，上海 200093
提出了一种返波管频率稳定性快速检测方法。利用一个抛物面镜对返波管辐射信号进行收集和准直，然后将探测器放置在准直平行光束的后方进行检测，并使所测信号经示波器显示和读出。根据法布里-珀罗干涉原理估测返波管的单频频率输出稳定性。本文方法对于提高基于返波管的频域高分辨率太赫兹波谱系统的性能具有重要的应用价值。
返波管 频率稳定性 法布里-珀罗干涉 back wave oscillator frequency stability Fabry-Perot interference
天津大学电气自动化与信息工程学院光纤通信实验室, 天津 300072
提出了一种再生锁模光纤激光器的双腔稳定控制方案,利用锁相环检测光谐振腔腔长变化引起的微波频率漂移,并用压电陶瓷光纤拉伸器进行反馈补偿。利用光电再生腔中的混频器比较两个同频微波信号的相位,得到光电再生腔的腔长变化,并用电移相器反馈补偿光电再生腔的腔长变化。本研究中再生锁模激光器输出了重复频率为10 GHz、脉冲宽度为16.6 ps的光脉冲。光电再生腔输出了重复频率为10 GHz的微波信号,其边模抑制比为40 dB,相位噪声为-127 dBc/Hz,70 min内的频率漂移小于1 Hz。与现有的再生锁模方案相比,本方案实现了光谐振腔腔长和光电再生腔腔长的同时控制,输出的微波信号频率稳定度高,光脉冲质量好,可实现激光器的长时间稳定工作。
激光器 再生锁模 腔长控制 压电陶瓷 频率稳定性 激光与光电子学进展
2018, 55(5): 051402
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于光学外差法, 设计并搭建了一套脉冲激光中心频率实时监测系统。频率特性已知的连续光经移频后与待测的单频纳秒脉冲光发生拍频, 用光电探测器和数据采集卡记录合成光强信号, 分析拍频信号的频谱, 即可获取待测光的中心频率信息。实验用一台连续单频输出1.57 μm激光器作为参考光源, 采用移频、斩波、自拍频的方法对测试系统的测试速率和测试精度进行了评估, 得出该系统的响应时间为6 ms。对于脉宽为30 ns左右的激光脉冲, 采样率为2 GSa·s-1时, 测试系统的均方根误差不超过0.07 MHz。
激光器 脉冲激光 中心频率 拍频 频率稳定性 中国激光
2017, 44(11): 1101003
汪绍茂 1,2,3,*商俊娟 1,2,3崔凯枫 1,2,3张平 1,2,3[ ... ]黄学人 1,2
1 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, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院武汉物理与数学研究所中国科学院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
将自由运转的激光器参考锁定在隔振、恒温、高细度的Fabry-Pérot (F-P)参考腔上，获得了短期稳定性频率较好的窄线宽激光。为了降低温度对激光频率稳定性的影响，F-P腔的腔体一般选用具有超低热膨胀(ULE)系数的玻璃材料。ULE玻璃存在一个特定的温度点，该温度点下其ULE系数接近0，称之为拐点温度。由于其拐点温度通常低于或者高于室温，因此设计了一套主动温控装置，该装置可在高真空环境中将F-P腔的温度控制在-5~40 ℃范围内，并且一天内F-P腔的温度波动范围在±0.005 ℃以内。该温度控制装置可应用在工作波长为729 nm的ULE F-P腔系统中，当该参考腔的温度控制在拐点温度（17.3 ℃）附近时，平均线性频率漂移控制在100 mHz/s以内。
激光光学 频率稳定性 窄线宽激光 拐点温度 频率漂移 激光与光电子学进展
2017, 54(3): 031401
1 中北大学电子测试技术重点实验室,山西 太原 030051
2 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西 太原 030051
在原子钟系统研究中,激光频率的微小变化会导致CPT共振信号幅值的大幅度减小。根据饱和吸收稳频原理,设计了一种比例积分锁频电路,通过对激光器频率调制后的解调曲线进行判断,在FPGA中进行处理并通过PI控制模块及时反馈回激光器中。实验结果表明,运用此电路后闭环锁定100 ms内激光频率的相对起伏为390 kHz,频率稳定度为1.307 09×10-10,满足当前原子钟稳定性的要求。
原子钟 锁频 解调曲线 频率稳定性 atomic clocks frequency locking demodulation curve frequency stability
1 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
2 上海交通大学, 上海市北斗导航与位置服务重点实验室, 上海 200240
3 浙江师范大学数理信息与工程学院, 浙江 金华 321004
提出了一种基于光纤的时间和频率同时传递方案。采用基于温控光纤延迟线和压电陶瓷(PZT)光纤延迟线的光学相位噪声补偿技术实现高稳定的频率传递。同时，通过波分复用技术在稳定的光纤链路上进行基于时分复用的高精度同纤同波双向时间传递。在100 km 的光纤链路上进行了时间和频率同时传递实验，光纤频率传递链路的秒稳定度和天稳定度分别达到5.25 × 10-14 和1.9 × 10-17 ；双向时间比对在1 s 处的时间传递秒稳定度优于40ps，在平均时间1000 s处优于1.5 ps。时间差抖动的峰-峰值和标准差分别小于400 ps和45 ps。
光纤光学 光纤频率传递 光纤时间传递 相位补偿 频率稳定性 时延抖动精度
