芯片相干布居囚禁原子钟

对基于相干布居囚禁（CPT）态原子的芯片级原子钟技术进行了综述,包括CPT原子钟的基本原理、Ramsey?CPT原子钟技术、CPT原子钟的微小型化方案、CPT芯片原子钟的发展等,对其中的关键技术：激光频率调制、Ramsey技术、左右旋圆偏振光泵浦（push?pull）、激光和微波稳频以及微光机电加工系统（MOEMS）等技术进行分析讨论,最终总结出CPT原子钟向着低功耗、芯片化和时钟精度高的方向发展。     

NIST新型小巧原子钟设计采用冷原子提高准确度

正美国国家标准与技术研究院(NIST)的物理学家展示了一种小巧的原子钟设计,使用的是冷铷原子,而不是惯常使用的热原子,这一改变预计会提高准确度和稳定性。一篇新发表的论文介绍,这种原子钟样机的核心(含有原子的真空室)大约是一个咖啡杯大小,体积为150立方厘米,安装在一个小的激光和电子框中。这个原子钟目前要比NIST的芯片级原子钟套装大     

应用于相干布居囚禁原子钟的低相位噪声微波频率综合器

相干布居囚禁(CPT)原子钟作为微波原子钟的一种类型,由于不需要微波谐振腔即可实现微波探询,可极大降低体积和功耗,从而实现芯片级、低功耗的原子钟。CPT原子钟性能指标的主要限制因素之一是微波综合器的相位噪声,为了提升CPT原子钟的性能,研制了一种应用于CPT原子钟的低相位噪声频率综合器。实验结果表明,频率综合器在200Hz处的绝对相位噪声为108dBc/Hz。微波综合器由于Dick效应对原子钟频率稳定度的限制为8.2×10^-14,可以完全满足CPT原子钟的性能指标要求。此频率综合器也可更广泛地用于其它高性能微波原子精密测量系统以及计量标准器。     

新一代时间频率基准--激光冷却、操控的铯原子喷泉钟

20世纪50年代发明原子钟以来．原子钟获得愈来愈广泛的工业应用．重要性也愈来愈显著．特别在导航和信息领域。今天知名度很高的“GPS”(导航星全球定位系统)，其控制核心便是原子钟。没有原子钟，远距离定位到几十米、几米、乃至几厘米。根本无法想象；现在的宽带网络，也要用原子钟作为频率时间标准支撑，网络     

铷原子钟技术对于汞离子钟研制的借鉴性分析

谱灯光抽运被动型铷原子钟具有长寿命、极低的随机频率漂移噪声和较好的短、中期稳定度等显著的优点,在卫星导航定位系统中有着广泛的应用。但是这种铷原子钟的准确度和长期稳定度较差,已经不能满足新一代导航定位系统的要求。离子阱汞离子微波(Hg~+)钟已经达到了主动型氢原子钟的性能指标,与传统铷原子钟相比,具有更加广泛的应用前景。铷原子钟和汞离子微波钟有许多相同点和不同点,对两者差异性进行分析可以借鉴现有铷原子钟的研究,加深对汞离子微波钟工作过程的认识。本文对两者的原理和关键技术进行了比较分析,对汞离子微波钟的发展具有一定的借鉴作用。     

NIST下一代芯片级原子钟研究进展

如图1所示,NIST(美国国家标准与技术研究院)下一代微型原子钟的核心是一个芯片上的气室(以高"光学"频率"滴嗒"振动),显示在一颗咖啡豆旁。玻璃气室(芯片中的方形窗口)中含有铷原子,其跃迁提供时钟的滴嗒。整个时钟由三个微晶片组成,外加辅助电子和光学元件。一、核心组件如图1所示,NIST的物理学家和他们的合作伙伴展示了一种实验型的下一代原子钟,这种原子钟以高"光学"频率"滴嗒",比通常的原子钟要小得多,由三个小芯片加上支持电子和光学的芯片组成。     

芯片级原子钟的气密性能分析

基于相干布居囚禁(CPT)原理芯片级原子钟(CSAC)原子腔体积小、采用微电子机械系统硅-玻璃键合工艺制造,其气密性是决定CSAC寿命的关键因素。本文提出了"多层缓冲原子腔"方案大幅度提高原子腔的气密性能,从而提高CPT CSAC的稳定性和寿命。建立了一个"毛细管等效气流模型"模拟多层缓冲原子腔的泄漏以分析原子腔的气密性能,应用Matlab仿真对比了单层密封、多层密封、添加保护腔等不同方式下气密性能的改善幅度。仿真结果验证了"多层缓冲原子腔"在提高CPT CSAC物理系统气密性能方面的可行性和有效性,为原子腔的设计提供指导。     

美国发展中的导航、定位与授时微技术

介绍了美国正在发展的导航、定位与授时微技术项目,包括项目的起源、参与机构及人员、发展目标,以及时钟、惯性器件、微系统集成、微型陀螺仪通用测试平台四个重点发展领域的技术状况,并提出了项目的发展趋势。     

氚气标准源的研制

高性能芯片级原子气室的制备是现阶段芯片级量子传感仪器研制急需解决的关键技术之一。为解决目前芯片级原子气室研制领域存在的碱金属定量填充难、气密性差等问题，开展了高气密性芯片级原子气室制备方法研究，利用微电子机械系统（MEMS）技术实现了芯片级原子气室的批量制备。采用深硅刻蚀技术制备硅气室腔，利用RbN₃的光分解实现碱金属单质的制备及定量填充，采用阳极键合技术对原子气室进行两次硅片/玻璃键合封装，成功获得了以N₂为缓冲气体的Rb碱金属原子气室。对所制备的原子气室进行键合强度、气密性、吸收光谱测试，结果表明原子气室的玻璃/硅片/玻璃键合强度均较高，其中B组原子气室的漏气率平均值为2.2×10^-9 Pa?m³?s^-1，其气密性为目前行业内领先水平。最后从制备工艺上分析了两组原子气室的性能差异原因，为推动量子传感仪器的芯片级集成技术发展奠定重要基础。     

基于FPGA的北斗驯服铷原子频标装置的研制

为了提高铷原子钟频率的准确度和稳定度,设计了基于FPGA技术的多路输出北斗驯服铷原子频标装置。装置采用粗测和细测的时间间隔测量方法实现铷原子频率的驯服和时间跟踪与同步。采用模块化设计和编程,提高了装置的通用性和可移植性。以铯原子钟时间频率为参照,利用该装置对铷原子钟驯服前后的数据进行多次比对测试,结果表明其频率的相对准确度达到了1.5×10^-13,相对稳定度达到6.97×10^-13,与驯服之前相比,铷原子钟频率的准确度和稳定度均得到大幅提高和改善。     

综合多家实验室的原子时标发布系统设计

综合多家实验室的原子时标发布系统,是根据国内8家守时实验室提供的原子钟数据进行模块化设计而完成的。该系统包括原子钟数据预处理,原子时标计算和原子时标数据发布3个模块;采用MATLAB进行数据处理与时标计算,用GUI进行数据可视化设计;具有算法流程清晰,功能模块简洁,人机交互界面友好等特点。实际数据运行结果表明,系统设计的综合原子时标与UTC的时间偏差优于±10ns,数据发布内容可满足国内相关领域科研的需求。     

一种原子钟组加权的优化策略

原子钟组集成技术广泛应用于计时系统中,以保持原子时标的准确性、稳定性和连续性。相同环境下的原子钟之间可能存在一定的相关性,这在一定程度上限制了原子时标性能。从原子钟组与其协方差矩阵的相关性出发,考察了相同环境因素对原子钟频率特性的影响,基于正则化理论设计了一种原子钟组加权方法。将该方法应用于中国计量科学研究院铯钟组,实验表明有效降低了原子钟组的输出频率不稳定性。     

原子时算法分析与对比

原子时算法是得到一个高可靠性,高准确性,长期稳定的时间尺度的重要因素。详细介绍了几种经典且广泛使用的原子时算法,从理论上分析了ALGOS算法、Kalman算法和AT1算法数学模型,并且根据对算法过程的研究,对比得到了各算法的优缺点。分析得出:ALGOS和AT1是经典的加权平均算法;Kalman和AT1是实时性的算法;Kalman滤波算法能更好地处理噪声的影响,适用于卫星导航系统。     

芯片表面形貌检测方法及系统研制

传统检测方法由于测量范围小、测量时间长,不能满足在线、在机和大幅面的检测需求,本文提出了一种白光扫描干涉和原子力显微测量相结合的芯片表面形貌测量方法。在分析了白光扫描干涉测量技术和原子力显微测量技术特点的基础上,构建了两种方法互补的测量方案：首先采用白光扫描干涉测量技术对芯片进行大范围快速扫描,再通过原子力显微测量技术对关键区域进行精细扫描检测。基于此进行了测量系统的硬件设计与集成,测试结果表明,该系统能够在毫米级检测范围内实现纳米级表面形貌的精确测量。     

原子钟数据消噪方法比较研究

主要研究了小波方法、Vondrak、Kalman滤波等7种方法在时间尺度计算中原子钟数据消噪的应用,和未消噪的序列相比较,其RMS分别从1.26 ns提高到0.66 ns,0.77 ns,0.80 ns;利用这几种不同的方法消噪后重新计算了时间尺度,其修正的Allan方差从7.29D-15提高到5.18D-15,5.63D-15,5.67D-15(τ=1d),证明小波消噪方法获得的时间尺度更加稳定,其他几种滤波方法也能达到比较好的消噪效果.     

药物控释芯片

综述了微机电系统（MEMS）在药物传递系统中的应用,着重介绍药物控释芯片、全塑料元件水动力微型药物释放系统和基于人工肌肉原理智能植入式智能药物释放系统三类作用原理不同的药物传递系统芯片,详细介绍这些不同种类芯片的作用原理、微制造过程及应用。     

一种由NIM5铯喷泉基准驾驭实现的独立时标TA（NIM）

原子时标TA（NIM）是一个独立时标,其频率由NIM5铯喷泉基准驾驭。产生时标的主钟是一台主动型氢原子钟,铯喷泉基准定期对其测量和校准。时标算法通过预估氢钟将来的频率,补偿过去预估频率与校准频率之差,并评估无校准数据期间的氢钟频率,最终尽可能实现TA（NIM）的频率与NIM5铯喷泉基准保持一致。2007年8月,TA（NIM）开始试运行,2008年6月正式运行。1年多来的数据分析表明,TA(NIM)运行连续可靠,与TAI间的时间稳定度(5天)达到1.2 ns,相对频差为2.0×10^-15。     

数字钟集成电路应用及其功能扩展

本文介绍了由大规模时钟集成电路 LM85 60芯片组成的数字钟电路及其多种扩展电路 ;叙述了其在高校电子电路课程设计中应用的意义     

微机温度控制系统的研究

本文提出的微机温度控制系统．是以ＭＣＳ－５１系列８０３１芯片为核心，根据ＰＩＤ控制原理构成的ＤＤＣ系统．文中论述了它的硬件组成和软件设计方法，并给出几组主要的测试曲线．研究结果表明，该系统的硬件、软件设计简单，参数整定方便，控温效果较好，具有实用价值．