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小型化激光冷却镱离子微波频标关键技术研究

批准号:
12073015
项目类别:
面上项目
资助金额:
61.0 万元
负责人:
张建伟
依托单位:
学科分类:
时间与频率
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张建伟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
小型化高性能微波频标在航空航天、守时授时、国防建设等领域有重要应用,是具有战略意义的核心基础装备。为满足未来卫星导航、航空航天等重大需求,开展下一代小型化高性能频标的研究具有重要战略意义。综合分析国际各个研究方案可知,激光冷却Yb+离子频标性能高、可行性强,极有可能成为下一代主流小型化高性能频标。本项目围绕国家对高端时频装备的战略需求,跟踪国际研究热点与前沿,结合团队在激光冷却离子微波频标领域的研究基础和技术优势,针对提高Yb+离子频标的稳定度和准确度性能、实现小型化、促使其走向应用的关键科学问题,重点攻关大数目长寿命离子云陷俘、高效激光冷却、高可靠369nm激光器、369nm和935nm激光稳频等四项关键技术,促使激光冷却Yb+离子频标真正走向实用。研制小型化高性能Yb+离子频标可进一步打破西方国家对我国高端微波频标的技术封锁,解决高端时频装备“卡脖子”问题。
英文摘要
The miniaturized high-performance microwave frequency standard has important applications in satellite navigation, time keeping system, and national defense. It is a core basic equipment. In order to meet the major needs of the future satellite navigation and space application, it is of great strategic significance to carry out research on the next generation of miniaturized high-performance frequency standards. Based on the analysis of the frequency standards developed by the groups all over the world, the laser-cooled Yb + ion frequency standard is recognized to be high performance and strong feasibility, which could be the next generation of main miniaturized high-performance frequency standards. This project focuses on the country's strategic needs for high-end frequency standards, tracks international research frontiers, combines the team's own research foundation and technical advantages in the field of laser-cooled ion microwave frequency standards. The key scientific issues of this project are improve the stability and stability of laser-cooled Yb+ ion frequency standards, and to realize its miniaturization and practicality. And the key technologies of this project are large number ions trapping with long lifetime, efficient laser cooling, highly reliable 369 nm laser, and frequency stabilization of 369 nm and 935 nm lasers. Developing the laser cooling Yb + ion frequency standard and Promoting it to be practical can further break the technical blockade of high-end microwave frequency standards by the western countries, and solve the bottleneck problems in the high-end time-frequency equipment.
新一代小型化高性能微波频标在未来航空航天、守时授时、国防建设等重要领域有着重大需求,是具有战略意义的核心基础装备,本项目开展了面向下一代小型化高性能频标的研究,在综合分析国际多个科研小组方案基础上,确定了激光冷却镱离子微波频标的整体方案,该方案频标性能高、可行性强,极有可能成为下一代主流小型化高性能频标。.本项目重点攻关激光冷却镱离子微波频标的大数目长寿命离子云陷俘、高效激光冷却、高可靠369nm激光器、369nm和935nm激光稳频等主要研究内容及关键技术,设计并实现了小型化激光冷却镱离子微波钟实验系统,实现了1E5量级离子稳定囚禁,离子激光冷却温度达到10K量级,完成磁屏蔽桶内剩余磁场的精密补偿,根据实验结果选取了最佳自由演化时间关键参数。频标闭环锁定的频率稳定度优于英国NPL和日本NICT研究组的结果,性能达到国际先进水平;镱171离子基态超精细分裂的跃迁频率测量结果为12642812118.4681(4)Hz,钟跃迁B类相对频率不确定度评估达到6.5E−15,总相对频率不确定度达到3.07E−14,优于德国PTB、日本NICT和澳大利亚研究组的结果,达到国际先进水平。.基于所使用的369 nm激光器可同时输出554 nm谐频激光的特点,本项目提出并实现了基于碘分子调制转移谱的369nm激光器的稳频方案,选定碘分子的R(146)25-0 a15超精细谱线作为稳频参考,激光的频率稳定度达到5E-12@1000s。同时,利用光频梳测量了碘分子在554nm附近约100GHz范围的超精细结构光谱绝对频率,该测量结果填补了碘分子相应谱线频率值的测量数据空白。.项目执行期间发表9篇SCI论文,申请并获得授权发明专利1项;培养博士后1人;培养博士研究生7人,其中3人博士毕业,4人在读;培养硕士研究生4人,其中4人毕业。超额完成预期成果目标。.本项目为研制小型化高性能激光冷却镱离子微波频标奠定了基础,助力我国进一步打破西方国家对我高端微波频标的技术封锁、抢占科技制高点、提升我国科技软实力。
线形Paul阱中镉113离子基态超精细结构的高精度测量
  • 批准号:
    11304177
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    张建伟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金