基于双声光移频器的外差式激光多普勒测振计

分析了单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计中声光移频器驱动信号的频率稳定性和信号功率对待测振动信号的影响.为了降低声光移频器驱动信号频率漂移的影响,提出双声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计,并基于直接数字频率合成技术,以相位噪音低、初始相位可控的芯片AD9912为核心器件,完成了声光移频器驱动信号生成及处理模块的设计.开展了双声光移频器组成的外差式激光多普勒测振计的振动测量实验,结果表明,驱动信号生成装置可以驱动声光移频器正常工作,且测振计的本底噪音在0～10kHz频带范围内呈现平坦分布,0～1kHz频段内噪音得到明显抑制,较单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计有显著改善.

原子法拉第效应器件稳频与鉴频的测速多普勒激光雷达

利用法拉第反常色散滤光器(FADOF)透射频谱曲线稳定而又可调谐的特点,设计了一种测速多普勒激光雷达,一方面用其对发射激光稳频,同时用同种原子的FADOF对回波光鉴频,使发射激光频率和鉴频曲线建立相对稳定的关系,可有利于提高测速精度。试验系统采用Cs原子FADOF,在-40～40 m/s的测速范围内,测速误差为±0.74 m/s。

新型铷原子滤光器斯塔克频移研究

首次报道了对新型铷７７５９ ｎｍ 斯塔克型主动式原子滤光器中心波长的电场调频的实验研究。设计了抑制高压放电的双层结构的原子汽室，实验方案采用了双光子吸收谱观测及声光移频定标技术，当外加电场强度为１１ ｋ Ｖ／ｃｍ 时，频移约为５０ Ｍ Ｈｚ 。还进行了实验值与理论值的比较和分析。

多普勒频移对运动三能级原子稳态布居的影响

借助数值计算和图像法讨论了多普勒频移对运动Ξ型三能级原子在双色行波场中稳态布居的影响。结果表明,多普勒频移对共振位置有精细的影响,并且拉比频率越大多普勒频移更加明显。

光抽运铯原子束频标的二级多普勒频移研究

结合光抽运铯束频标的具体结构,论证了用余弦傅里叶逆变换的方法推导原子速度分布的可行性;用该理论对实验系统测量的Ramsey花样进行了分析,得到铯束管中有效原子真实的速度分布,该速度分布与铯束管的具体结构对速度的要求相一致;通过速度分布精确计算了影响光抽运铯束频标准确度的重要因素——二级多普勒频移,其大小为-3．5×10-13。

光的粒子性与多普勒频移

从光的粒子性出发,运用狭义相对论中能量和动量的关系式,再根据原子发光过程中能量和动量的守恒定律,分析计算了运动原子和静止原子发射的光子的频率,从而得到了与波动光学中多普勒频移公式完全相同的数学表达式.

从光量子性看多普勒频移

从光的粒子性出发,分析计算了运动原子和静止原子发射的光子的频率,得到了完全相同的多普勒频移公式.

空时多普勒频移域运动小目标的抗干扰探测方法

有源声呐使用多普勒敏感信号可在多普勒频移域分离杂波、混响等干扰和运动目标,但低信干比时强干扰的时间旁瓣泄露和多普勒旁瓣泄露会淹没弱目标。针对该问题,提出了一种基于自适应最小均方(LMS)算法和宽带模糊函数(WAF)的运动小目标抗干扰探测方法。首先在空间多普勒频移域上利用基于LMS的自适应陷波器抑制干扰,然后在快时间多普勒频移域上利用WAF探测小目标。给出了理论推导和仿真分析,进行了水池试验。结果表明,该方法可有效抑制强干扰并能准确估计小目标的时延及多普勒频移,在水池试验中约有13 dB的干扰抑制能力。此外,该方法能够容忍归一化幅度起伏方差小于0.5的干扰起伏,提高了有源声呐对运动小目标的探测能力。

激光多普勒测速仪示值误差检测方法研究

针对激光多普勒测速仪示值误差的检测,传统的检测方式是通过获得相应运动速度的运动物体,以其为标准完成测速仪示值误差的检测。但针对高速激光多普勒测速仪(公里级每秒)示值误差的检测,现有速度获取方式无法获取相应的速度上限。为此,本文提出采用光学回波模拟法对其进行示值误差检测。通过光学移频技术模拟测速仪测速过程中产生的多普勒频移,构造携带目标信息的光回波,从而实现对应速度激光多普勒测速仪示值误差的检测。本文以声光移频器与各类空间光器件搭建了检测系统,对某型号的激光多普勒测速仪进行了单点测速示值误差的检测试验。由实验结果可知,针对测速仪示值误差检测的光学回波模拟法是可行性,具有一定的工程应用前景。

拉曼光频移对原子干涉测量中原子数的影响

冷原子干涉测量技术在重力加速度测量等领域已经超越传统测量方法,成为量子精密测量的重要发展方向。在干涉测量过程中,由于原子受到重力场影响,速度不断变化,因此激光相对原子具有多普勒频移效应。本文通过对原子跃迁概率及速度选择的理论分析,计算了在拉曼激光脉冲持续时间内,由于多普勒频移造成的原子跃迁概率改变。进而,具体计算了π/2-π-π/2干涉方案中,频移造成的有效原子数损失,及其对干涉条纹对比度产生的影响。

用于锶原子光钟永磁体塞曼减速器设计

研究用于锶原子光钟的永磁体塞曼减速器,根据实验条件计算88Sr原子束塞曼减速器的磁场分布,将起始速度为410 m/s的锶原子减速至50 m/s,经过横向磁场的原子通量为7.9×105。基于永磁体制作的塞曼减速器,可靠性高、体积小、重量轻,磁场分布可调,而且无需高电流和水冷装置,实现了永磁体塞曼减速器的小型化。

用于微小型化铷原子钟的MEMS Rb-85滤光泡的研究

研究并提出一种分析设计Rb气泡原子钟微型Rb-85滤光泡的方法。从量子物理出发,通过为Rb灯的发射光谱引入Lorentzian线形函数,得到一个滤光泡内的光强与入射光强的关系式,其中包含了跃迁系数,频移,谱线宽度等参数,通过研究确定这些参数并最终建立一个具有高吸收效率的滤光泡的理论模型。基于这种方法,我们设计了MEMS滤光泡,Rb-87灯射出的光谱经过该滤光泡后,90%多的α线被吸收,而β线则只衰减不到3%,因此,MEMS滤光泡不仅可以大幅度减小体积与功耗,其滤光效果也更为优越。

基于激光多普勒的索力测量系统设计与研究

根据激光多普勒测振工作原理,设计了一种小型低频高精度激光多普勒测振系统并用于桥梁斜拉索索力测量。首先分析外差式声光移频激光多普勒测振系统的频率稳定特性,提出直接数字频率合成驱动串行双移频器构成的外差式激光多普勒测振计,并利用自适应滤波器消除测振系统中环境振动带来的干扰。利用自行研制的低频测振系统开展了低频测振实验与拉索实测。实验表明,基于DDS的移频系统有很高的频率稳定度,测振计的本底噪音分布平坦,且测振系统有很强的抗震能力和高分辨率,可以用于工程现场快速索力测量工作。

原子束在慢波场中的多普勒频移的观察

报道了在慢波场中原子波谱多普勒频移随微波慢波系数的变化，并讨论产生这种现象的原因。实验中观察到在慢波场中的原子多普勒频移现象，给出了钠原子在慢波系数分别为５．２０和１０．６７情况下的微波波谱。

声光移频器对微多普勒效应探测的影响研究

为实现基于微多普勒效应的远距离目标探测和识别,研究了采用声光移频器的激光外差相干探测结构对目标微多普勒特征探测的影响。建立了声光移频器驱动功率与系统信噪比之间的数学模型,并进行了仿真计算,搭建了1550 nm激光外差/零差相干探测实验平台对所建模型进行了验证。研究结果表明:在移频器驱动电压限定范围内,驱动电压越高,对微多普勒效应探测的效果越好,得到的目标特征越明显,与理论分析一致。通过对比实验发现在同样条件下,外差探测得到的反映目标特征的时频分布曲线较零差的清晰,特征提取误差小,可读性更高,说明外差探测结构更有利于复杂的远距离目标探测。

采用可调谐原子滤光器的激光多普勒测速仪器

编号：0503231 该专利是一种采用可调谐原子滤光器的激光多普勒测速仪器。

孙大军等荣获《声学学报》2022年度优秀论文奖

经《声学学报》编辑委员会和青年编辑委员会评选,决定授予孙大军、侯开阳、滕婷婷、梅继丹、刘慧敏、李业城的“空时多普勒频移域运动小目标的抗干扰探测方法”(《声学学报》2022年第47卷第2期第161−174页)一文为《声学学报》2022年度优秀论文奖。“空时多普勒频移域运动小目标的抗干扰探测方法”(《声学学报》2022年第47卷第2期第161−174页)一文及其相关工作,提出了一种基于自适应最小均方(LMS)算法和宽带模糊函数(WAF)的运动小目标抗干扰探测方法。首先在空间多普勒频移域上利用基于LMS的自适应陷波器抑制干扰,然后在快时间多普勒频移域上利用WAF探测小目标。给出了理论推导和仿真分析,进行了水池试验。

利用窄线宽激光测量锶原子束速率分布

利用多普勒频移效应,通过线宽2MHz窄线宽激光与锶原子束在大角度作用下的荧光信号分析,测量了锶原子束速率分布。比较和分析表明,理论结果与实验结果符合较好。

原子滤光器多峰及可调谐特性在卫星光链路捕捉系统中应用探讨

从轨道方程出发 ,对影响卫星光链路接收机带宽的主要因素———多普勒频移进行了研究。在对法拉第反常色散滤光器 (FADOF)透射及调谐特性进行理论和实验研究的基础上 ,提出利用法拉第反常色散滤光器的多峰及可调谐特性的多种新方案来适应不同轨道捕捉点的需要。滤光器带宽典型数据为 0 0 1nm～ 0 0 2nm。

光学滤波与频谱分析

O438 2000063901新型铷原子滤光器斯塔克频移研究=Study of theStark shift of new type rubidium atomic opticalfilter[刊,中]/张量,孙秀清,汤俊雄(北京大学电子系.北京(100871))//北京大学学报.自然科学版.—1999,35(5).—691—696首次报道了对新型铷775.9 nm斯塔克型主动式原子滤光器中心波长的电场调频的实验研究。设计了抑制高压放电的双层结构的原子汽室,实验方案采用了双光子吸收谱观测及声光移频定标技术。图6参9(李瑞琴)