[發(fā)明專利]利用銫原子Ramsey躍遷模型評估銫原子鐘頻移因素偏差的方法

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• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112613168A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳海軍;閆雨菲;麻力;馮進(jìn)軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十二研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

1.一種利用銫原子Ramsey躍遷模型評估銫原子鐘頻移因素偏差的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟

獲取銫原子超精細(xì)Ramsey躍遷檢測曲線；

根據(jù)檢測曲線中相鄰兩個π躍遷線之間的間距計算靜磁場強(qiáng)度的值；

利用所述靜磁場強(qiáng)度的值，繪制理想情況Ramsey躍遷仿真曲線；

基于理想情況Ramsey躍遷仿真曲線與所述躍遷檢測曲線，確定影響銫原子Ramsey躍遷的多個影響因素的取值范圍；

在確定的各影響因素取值范圍內(nèi)，改變各影響因素的取值并繪制Ramsey躍遷仿真曲線，以使繪制的Ramsey躍遷仿真曲線逼近所述躍遷檢測曲線；

確定可表征所述躍遷檢測曲線的各影響因素值，作為該銫原子鐘頻移因素的偏差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于理想情況Ramsey躍遷仿真曲線與所述躍遷檢測曲線確定影響銫原子Ramsey躍遷的多個影響因素的取值范圍，包括

根據(jù)檢測曲線中每個超精細(xì)Ramsey躍遷關(guān)于中心躍遷頻率的不對稱，確定腔相差的取值范圍；

根據(jù)檢測曲線中每個超精細(xì)Ramsey躍遷的中心頻率的偏移，確定平均磁場差值的取值范圍；

根據(jù)檢測曲線中的相鄰σ躍遷，確定微波磁場與C場夾角的取值范圍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用如下公式根據(jù)Ramsey躍遷檢測曲線中相鄰兩個π躍遷線之間的間距計算靜磁場強(qiáng)度H_C的值：

其中，Δv為每兩個相鄰π躍遷中心峰之間的頻率間距，ΔW₀是靜磁場強(qiáng)度為零時兩個基態(tài)能級的能量差，μ_B是玻爾磁子，g_J和g_I分別是銫原子中電子和原子核的g因子。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，繪制Ramsey躍遷仿真曲線的步驟包括

確定微波掃描頻率的頻率范圍；

確定原子速率范圍；

計算每個速率的原子在每個頻率點(diǎn)的躍遷幾率；

對所有速率的原子在每個頻率點(diǎn)的躍遷幾率進(jìn)行加權(quán)并歸一化處理，繪制Ramsey躍遷仿真曲線。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，

根據(jù)如下公式計算每個速率的原子在每個頻率點(diǎn)的躍遷幾率

其中，T是原子渡越漂移區(qū)的時間；τ是原子渡越每個相互作用區(qū)的時間；Ω₀是微波角頻率與有磁場擾動時的0-0躍遷線角頻率之差，b是拉比角頻率。

對所有速率的原子在每個頻率點(diǎn)的躍遷幾率進(jìn)行加權(quán)并歸一化處理的表達(dá)式如下

其中，f(υ)是原子的速率分布。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，理想情況下，僅存在π躍遷時，

其中，H_π是平行于C場的微波磁場分量，是約化普朗克常數(shù)，I是核自旋數(shù)，m_F是總角動量F的磁量子數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定腔相差取值范圍的步驟包括

根據(jù)所述檢測曲線中心峰兩側(cè)谷底的電平高低，確定腔相差的正負(fù)；

根據(jù)所述檢測曲線中心峰兩側(cè)谷底的電平差值大小，確定腔相差的取值范圍。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定相互作用區(qū)平均磁場與漂移區(qū)平均磁場差值的取值范圍的步驟包括

根據(jù)所述檢測曲線任一非0-0躍遷Ramsey峰相對所在Rabi臺的偏移方向，確定互作用區(qū)平均磁場強(qiáng)度與漂移區(qū)平均磁場強(qiáng)度差值的正負(fù)；

根據(jù)所述檢測曲線任一非0-0躍遷Ramsey峰相對所在Rabi臺的頻偏大小，確定差值范圍。