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[发明专利]一种用于全尺寸主动氢原子钟的腔泡组件-CN202310669268.3在审
发明人： 周铁中;吴琼;王秀梅;刘亚轩;王亮 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2023-06-07 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： G04F5/14 文献下载
摘要：本说明书公开了一种用于全尺寸主动氢原子钟的腔泡组件，涉及原子钟技术领域，旨在解决现有用于全尺寸主动氢原子钟的腔泡组件腔体温度系数大、贮存泡体积小、整钟长期稳定度难于提升的问题。本发明包括：微波腔筒、氢原子贮存泡；微波腔筒为ULE石英微波腔；氢原子贮存泡设置于ULE石英微波腔的内部；氢原子贮存泡为氢原子的贮存区域，用于完成氢原子能级跃迁并放出设定频率的微波信号。本发明降低了微波腔温度系数、增大腔体内氢原子的贮存体积、提升了整钟的长期稳定度。
一种用于尺寸主动氢原子组件

[发明专利]一种冷原子重力仪及检测方法-CN202010511642.3有效
发明人：王秀梅;李晶;周铁中;刘亚轩;王亮;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2020-06-08 - 公布日： 2023-01-06 - 主分类号： G01V7/00 文献下载
摘要：本发明公开一种冷原子重力仪及检测方法，涉及冷原子重力检测技术领域，以解决现有冷原子重力仪灵敏度难于提高的技术问题。方法包括：制备竖直向上运动的基态冷原子团；对基态冷原子团施加竖直向上的双光子受激拉曼脉冲，将基态冷原子团分为叠加态、速度不同的两个冷原子团，并分束在两条路径上运动；对两个冷原子团施加双光子受激拉曼脉冲，对两个冷原子团的内态进行反转，并转移动量；对内态发生反转的两个冷原子团进行囚禁，直至自由下落；对下降的两个冷原子团再次施加双光子受激拉曼脉冲，对两个冷原子团的内态进行叠加以及合束，使两个冷原子团发生干涉；对发生干涉的冷原子团的干涉条纹进行采集。
一种原子重力检测方法

[发明专利]一种漫反射激光冷却装置-CN202011405398.9有效
发明人：王秀梅;张程源;刘硕;陈妍君;周铁中;刘亚轩;王亮;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2020-12-03 - 公布日： 2022-08-23 - 主分类号： G21K1/00 文献下载
摘要：本发明公开一种漫反射激光冷却装置，涉及漫反射光场的微波腔技术领域，以解决现有漫反射光场的微波腔漫反射光场分布合理化低和利用率低的问题。所述一种漫反射激光冷却装置，其特征在于，包括微波腔体、冷原子团以及镀银层；所述镀银层设置在所述微波腔体的内壁上，所述冷原子团设置在所述微波腔体的中部，所述微波腔体的顶部设置有两个第一冷却光注光孔，所述微波腔体的底部设置有两个第二冷却光注光孔，两个所述第一冷却光注光孔间的连线与两个所述第二冷却光注光孔间的连线垂直。本发明用于提供一种微波腔漫反射光场分布合理化高和利用率高的漫反射激光冷却装置。
一种漫反射激光冷却装置

[发明专利]一种超长自由演化时间冷原子频标装置及方法-CN202010511324.7有效
发明人：王秀梅;李晶;周铁中;刘亚轩;王亮;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2020-06-08 - 公布日： 2022-08-23 - 主分类号： H03L7/26 文献下载
摘要：本发明公开一种超长自由演化时间冷原子频标装置及方法，涉及冷原子频标技术领域，以解决现有方式冷原子自由演化时间有限，限制冷原子频标稳定度指标差的问题。其中装置包括：冷原子制备装置制备具有竖直向上速度的高能态冷原子；冷原子跃迁组件将所述高能态冷原子跃迁为低能态冷原子，为所述低能态冷原子提供微波脉冲；光晶格组件对所述低能态冷原子进行囚禁，限制所述低能态冷原子的空间位移和扩散，直至所述低能态冷原子上升速度变为零；冷原子跃迁组件对自由下落进入的冷原子进行二次微波脉冲；信号收集器对制备的高能态冷原子的能态分布进行采集；对自由下落穿过所述冷原子跃迁组件的冷原子包含的微波频率信号进行采集。
一种超长自由演化时间原子装置方法

[发明专利]一种用于稳定积分球冷原子钟微波腔频率的装置和方法-CN202010511666.9有效
发明人：王秀梅;李晶;张程源;刘硕;陈妍君;周铁中;刘亚轩;王亮;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2020-06-08 - 公布日： 2022-06-24 - 主分类号： H03L7/26 文献下载
摘要：本发明公开一种用于稳定积分球冷原子钟微波腔频率的装置和方法，本发明涉及冷原子频率微波腔频率控制技术领域，以解决现有的积分球冷原子钟微波腔频率控制方案中，过度依赖温控水平、抗干扰能力差、响应速度慢、频率控制精度低等问题。其中装置包括：本振控制回路，用于向微波腔内输入倍频至原子跃迁频率的射频信号，生成并接收钟信号；腔频控制回路，用于向微波腔内输入调制信号，对微波腔腔频进行周期调制；接收钟信号，根据调制信号和钟信号生成反馈信号，对腔频调制过程中的变化量进行补偿，实现对腔频锁定。上述方法及装置用于周期性通过本振控制回路锁定本地振荡器的基础上，通过腔频控制回路实现微波腔频率的稳定。
一种用于稳定积分原子钟微波频率装置方法

[发明专利]一种氢原子频标微波腔频率控制方法及装置-CN201811228283.X有效
发明人： 周铁中;王孟芝;黄健;吴琼;王秀梅;刘亚轩;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2018-10-22 - 公布日： 2022-06-07 - 主分类号： H03L7/26 文献下载
摘要：本申请公开了一种氢原子频标微波腔工作频率的控制方法和装置，解决了微波腔振荡信号受探测信号干扰的问题，所述装置包括主动型氢原子频标物理部分，混频器，第一功率分配器，晶振环路，第二功率分配器，锁相倍频电路，腔伺服环路和频率合成电路。所述方法包括利用腔牵引效应对氢原子频标物理部分输出的微波信号进行调制；主动型氢原子频标微物理部分输出的微波信号经过下混频，得到中频信号；中频信号经过幅度检波得到直流信号输出给变容二极管二。本发明无需对微波腔进行微波注入，从而减小了注入微波信号对脉泽振荡信号的干扰；环路中信号频谱纯净，实现整机频率稳定度和相位噪声水平较高；整个装置和方法原理简单、结构小型、易操作。
一种氢原子微波频率控制方法装置

[发明专利]一种氢原子频标真空维持装置-CN201910470554.0有效
发明人：陈强;李晶;沈国辉;王文明;刘硕;操春燕;周铁中;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2019-05-31 - 公布日： 2021-12-14 - 主分类号： F04B37/02 文献下载
摘要：本发明提供的一种氢原子频标的真空维持装置，一方面，装置的重量远低于溅射离子泵的重量，氢原子频标在工作过程中要源源不断的产生大量的氢气，传统氢原子频标采用溅射离子泵来吸收这些氢气，因为泵的体积和重量越大，吸收的氢气总量就越大，产品的使用寿命就越长，所以传统氢原子频标的溅射离子泵重达十几公斤以上，而吸气剂的吸氢容量很大，在吸收相同氢气的条件下，可以极大减轻重量，该新型装置的重量仅为2～3kg。另一方面，溅射离子泵是在高压，磁场的条件下工作，工作一段时间后会不定期出现打火现象，进而会影响整机的指标，本装置是通过物理吸附氢气的，没有电场和磁场的影响，所以能够平稳运行，没有类似打火现象，有利于整机指标的优化。
一种氢原子真空维持装置

[发明专利]一种用于氢原子钟的介质加载微波腔-CN201911280504.2有效
发明人： 周铁中;张程源;吴琼;王秀梅;王孟芝;刘亚轩;王亮;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2019-12-13 - 公布日： 2021-09-07 - 主分类号： G04F5/14 文献下载
摘要：本申请公开了一种用于氢原子钟的介质加载微波腔，包括介质环，氢原子贮存泡和金属微波腔筒，所述介质环设置于所述金属微波腔筒内部，所述氢原子贮存泡设置于所述介质环围成的空间内部，用于完成氢原子能级跃迁并放出微波信号，所述介质环为钡镁钽合成材料。该介质加载微波腔具有性能稳定性高、加工难度低、加工成本低、体积小等特点。
一种用于氢原子介质加载微波

[发明专利]一种漫反射激光冷却原子贮存装置和方法-CN201910496116.1有效
发明人：王秀梅;周铁中;张程源;吴琼;王孟芝;卢旭;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2019-06-10 - 公布日： 2020-10-02 - 主分类号： G21K1/00 文献下载
摘要：本申请公开了一种漫反射激光冷却原子贮存装置和方法，其石英泡主体上有石英泡充气端和石英泡固定端，微波腔筒套设在石英泡主体外，微波腔上圆端盖的中间有探测光上通光孔，微波腔筒的内壁上、微波腔上圆端盖的底面上及微波腔下圆端盖的顶面上均有高漫反射率金属层；微波腔下圆端盖的中间有探测光下通光孔，微波腔下圆端盖上有冷却光注光孔，微波腔固定端下端的固定端内凸边缘的中心有向石英泡主体内注入探测石英泡主体纵向中心轴线上冷原子团数量和温度的探测光用的固定端注光孔；石英泡固定端与微波腔固定端之间空隙内填充无磁钎料层；其无需原子蒸汽源、真空管道和真空泵等装置，其体积小、重量轻、无功耗。
一种漫反射激光冷却原子贮存装置方法

[发明专利]一种氢原子频标氢气流量的测量装置及其方法-CN201810634890.X有效
发明人：王秀梅;周铁中;张程源;吴琼;陈强;黄健;王孟芝;刘亚轩;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2018-06-20 - 公布日： 2020-06-02 - 主分类号： G01F1/69 文献下载
摘要：本发明公开一种氢原子频标氢气流量的测量装置及其方法，所述装置包括：测量管，氢气提纯管连通于所述测量管底部侧壁；测量电路，设置于所述测量管上，被配置为响应于电源电压采集测量电压；处理模块，基于所述测量电压得到氢气经由氢气提纯管流向所述测量管的氢气流量。本发明能够对氢气流量进行精准的测量。
一种氢原子氢气流量测量装置及其方法

[发明专利]氢原子频标注腔微波信号合成装置-CN201911333491.0在审
发明人：任士卿;周铁中 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2019-12-23 - 公布日： 2020-04-10 - 主分类号： H03L7/26 文献下载
摘要：本发明公开了一种氢原子频标注腔微波信号合成装置，包括乘10频率变换器和直接数字频率综合器；外部输入信号为10MHz信号，外部输入信号经过乘10频率变换器倍频得到100MHz信号；100MHz信号作为直接数字频率综合器的时钟信号，设置直接数字频率综合器寄存器，直接数字频率综合器输出跳频信号20.385/425MHz；直接数字频率综合器的输出为与时钟信号周期相关的正弦阶梯波，直接数字频率综合器的输出频谱包含频率N*fs±f，fs为时钟信号频率，N为设置的倍频数值，f为设定输出频率；设置N为14，直接数字频率综合器输出的跳频信号1.420385/425GHz作为氢原子频标注腔微波信号。与现有技术相比，缓解了调试工作量大和温度特性差的问题。此外，装置体积小、相噪性能优。
氢原子标注微波信号合成装置

[发明专利]一种用于小型氢原子钟的蓝宝石加载微波腔-CN201710650005.2有效
发明人： 周铁中;吴琼;操春燕;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2017-08-02 - 公布日： 2019-12-06 - 主分类号： G04F5/14 文献下载
摘要：本发明公开一种用于小型氢原子钟的蓝宝石加载微波腔，包括微波腔筒、蓝宝石填充介质和氢原子贮存泡，其中蓝宝石填充介质设置于微波腔筒内部，包括楔形叠加连接的第一介质环、第二介质环和第三介质环；氢原子贮存泡设置于第一介质环、第二介质环和第三介质环围成空间内部。本发明通过对蓝宝石微波腔的加载与贮存进行分离，同时兼顾可靠性、指标性能提高、成本控制，采用三部分楔形蓝宝石叠加介质环作为微波腔的加载物质，提供了一种高可靠性、高性能的蓝宝石加载微波腔。在保证整个腔体外形尺寸与传统方案相同的情况下，大大增加了内部填充体积，既保证了原子钟的小型化，同时也提高整机性能和整机的环境适应性。
一种用于小型氢原子蓝宝石加载微波

[发明专利]一种氢原子频标双选态装置-CN201910490299.6在审
发明人：王秀梅;周铁中;张程源;吴琼;王孟芝;卢旭;刘亚轩;高连山 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2019-06-06 - 公布日： 2019-08-30 - 主分类号： H03L7/26 文献下载
摘要：本发明公开一种氢原子频标双选态装置，所述双选态装置包括：依次同轴设置的四极锥形口径选态磁铁、原子态反转模块和六极锥形口径选态磁铁，所述四极锥形口径选态磁铁，用于对从准直器射出的氢原子进行筛选，获得基态为|F＝1,m_F＝0〉和|F＝1,m_F＝1〉的初选氢原子；所述原子态反转模块，用于将所述初选氢原子中基态为|F＝1,m_F＝1〉的氢原子进行跃迁至|F＝1,m_F＝‑1〉态；六极锥形口径选态磁铁，用于将跃迁至|F＝1,m_F＝‑1〉态的氢原子筛除，获得基态为|F＝1,m_F＝0〉的单态氢原子。本发明结构简单，体积小，选态精准高效。
氢原子选态磁铁口径基态原子态反转六极四极跃迁初选同轴设置单态氢体积小准直器射出筛选

[发明专利]一种用于氢频标的高效束光学系统-CN201210050610.3无效
发明人：杨仁福;高连山;张继红;李晶;陈海波;陈强;周铁中 -专利权人：北京无线电计量测试研究所
申请日： 2012-02-29 - 公布日： 2012-08-01 - 主分类号： H03L7/26 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于氢频标的高效束光学系统，该系统包括磁屏蔽层(1)、微波腔(2)、储存泡(3)、导流管(4)、真空腔(5)、选态器(6)、准直器(7)和氢原子源(8)；磁屏蔽层(1)内设有微波腔(2)，微波腔(2)内设有储存泡(3)，导流管(4)穿过微波腔(2)和磁屏蔽层(1)将储存泡(3)与真空腔(5)导通，真空腔(5)内设有选态器(6)，选态器(6)的一端固定在真空腔(5)上，其另一端为自由端，准直器(7)置于选态器(6)与氢原子源(8)之间，氢原子源(8)的出口、准直器(7)的中心、选态器(6)的中心、导流管(4)和储存泡(3)的入口在一条直线上。本发明提供的高效束光学系统结构简单，可靠性好，选态效率高，能够将氢原子的量子跃迁增益提高50％。
一种用于标的高效光学系统

[实用新型]一种用于氢原子频标的外加热式钛基吸气剂泵-CN201020626905.7无效
发明人：张继红;陈强;操春燕;高连山;周铁中;沈国辉;杨仁福;李晶;张燕君;刘亚轩;黄健;部英男 -专利权人：中国航天科工集团第二研究院二○三所
申请日： 2010-11-26 - 公布日： 2011-06-15 - 主分类号： F04B37/02 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种用于氢原子频标的外加热式钛基吸气剂泵，包括：吸气剂片(1)、钨铜棒(2)、螺母(3)、上盖(4)、外筒(5)、金属网筛(6)、管道(7)、法兰(8)、底盖(9)。本实用新型采用多个钛基合金圆环吸气剂片(1)，通过配合一个小型的钛溅射离子泵，在长时间运转的条件下，很好的维持氢原子频标装置真空。本实用新型体积小、重量轻、抽速大且稳定，吸气总量大，有利于延长使用寿命，适合大批量生产，既能降低成本，又能保证产品质量。
一种用于氢原子标的外加热式钛基吸气

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