[發明專利]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

在審

• 申請號: 202011484193.4
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112613168A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 陳海軍;閆雨菲;麻力;馮進軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十二研究所
• 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

本發明涉及一種利用銫原子Ramsey躍遷模型評估銫原子鐘頻移因素偏差的方法。該方法包括，獲取銫原子超精細Ramsey躍遷檢測曲線；對躍遷檢測曲線進行預處理；根據檢測曲線中相鄰兩個π躍遷線之間的間距計算靜磁場強度的值；利用所述靜磁場強度的值，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，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，即得到銫原子鐘頻移因素的偏差。利用得到頻移因素的偏差，可以對銫原子鐘的頻率準確度進行精準修正。

技術領域

本發明屬于原子鐘技術領域，具體涉及一種利用銫原子Ramsey躍遷模型評估銫原子鐘頻移因素偏差的方法。

背景技術

銫原子鐘的頻率準確度和長期穩定度優異，在導航、通信和精密測量等領域有著廣泛應用。銫原子鐘是公認的一級時間頻率標準，頻率準確度是其最重要的指標之一。銫原子鐘受到C場不均勻、腔相差、多普勒效應、頻率牽引效應以及伺服電路不完善等的影響，其輸出頻率可能會偏離標準頻率。因此需要對這些頻移因素與理想情況的偏差進行準確計算，并利用它們對銫原子鐘的頻率準確度進行精準修正。

目前評估銫原子鐘頻移的主要方法是：利用工藝過程中的測量數據，結合理論公式進行分項獨立評估。但在實際情況中，諸多頻移因素之間相互影響，使用分項獨立評估得到的頻移因素偏差并不準確。例如，在確定腔相差頻移時，一般通過測量微波腔兩臂尺寸對稱度進行估算，但在后續裝配和焊接過程中，微波腔兩臂會進一步發生形變且形變后的尺寸無法測量，導致腔相差頻移估算不準確；在確定C場頻移時，通常采用非0-0躍遷線的Rabi臺和Ramsey峰的頻差進行估算，然而相鄰σ躍遷的牽引會導致Rabi臺發生偏移，腔相差會使Ramsey峰發生偏移。這將導致C腸頻移的估算不準確；此外，C場的取值也會影響π躍遷線之間的頻率間距，導致σ躍遷頻移估算不準確。可以看出，這些頻移因素是彼此牽制、相互影響的。對任一頻移因素進行分項獨立估算都是不準確的。

綜上所述，銫原子鐘中各種頻移因素融合在一起，單獨考慮某個因素帶來的偏差不足以進行全面綜合的頻移分析。需要提供一種綜合考慮各種引起頻移的因素對躍遷線形的影響、快速準確評估銫原子鐘頻移因素偏差的方法。

發明內容

為實現上述目的，本發明提供了一種利用銫原子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Ramsey躍遷檢測曲線；

對躍遷檢測曲線進行預處理；

根據檢測曲線中相鄰兩個π躍遷線之間的間距計算靜磁場強度的值；

利用所述靜磁場強度的值，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，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。

優選地，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

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

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