| 致谢 | 第6-8页 |
| 摘要 | 第8-9页 |
| Abstract | 第9-10页 |
| 第一章 绪论 | 第11-21页 |
| 1.1 原子频标简介 | 第11-13页 |
| 1.2 原子频标分类 | 第13-15页 |
| 1.2.1 按跃迁频率分类 | 第13-14页 |
| 1.2.2 按伺服原理分类 | 第14-15页 |
| 1.3 原子频标的性能表征 | 第15-16页 |
| 1.4 光学频率标准 | 第16-19页 |
| 1.5 论文结构 | 第19-21页 |
| 第二章 钙离子光频标的物理基础 | 第21-43页 |
| 2.1 粒子囚禁基本原理 | 第21-29页 |
| 2.1.1 离子囚禁 | 第21-28页 |
| 2.1.2 对中性原子的囚禁 | 第28-29页 |
| 2.2 ~(40)Ca~+离子的能级结构及跃迁谱线 | 第29-33页 |
| 2.2.1 钙原子的物理特性及能级结构 | 第29-30页 |
| 2.2.2 钙离子的能级结构及跃迁谱线 | 第30-33页 |
| 2.3 ~(40)Ca~+离子的激光冷却及光频标的锁定 | 第33-39页 |
| 2.3.1 钙离子的激光冷却 | 第33-35页 |
| 2.3.2 钙离子光频标单条谱线的锁定 | 第35-39页 |
| 2.4 飞秒光梳及钟跃迁绝对频率的测量 | 第39-43页 |
| 第三章 实验装置 | 第43-83页 |
| 3.1 环帽型离子阱 | 第43-45页 |
| 3.2 射频源及直流补偿电极 | 第45-50页 |
| 3.2.1 自激振荡型射频源 | 第45-46页 |
| 3.2.2 螺旋谐振器型射频源 | 第46-49页 |
| 3.2.3 直流补偿电极及附属低通滤波电路 | 第49-50页 |
| 3.3 离子微弱荧光探测系统 | 第50-51页 |
| 3.4 冷却光系统 | 第51-59页 |
| 3.4.1 397nm冷却光及866 nm回泵光 | 第51-53页 |
| 3.4.2 Fabry-Perot腔基本原理 | 第53-55页 |
| 3.4.3 传输腔稳频 | 第55-59页 |
| 3.5 729nm钟跃迁探测光系统 | 第59-83页 |
| 3.5.1 lock-in amplifier锁频技术 | 第60-62页 |
| 3.5.2 Pound-Drever-Hall锁频技术 | 第62-68页 |
| 3.5.3 钛宝石激光器 | 第68-70页 |
| 3.5.4 10 cm长ULE超稳腔系统 | 第70-74页 |
| 3.5.5 光纤相位噪声消除系统 | 第74-75页 |
| 3.5.6 稳频后钛宝石激光器的性能评估 | 第75-83页 |
| 第四章 10~(-17)量级的钙离子光频标 | 第83-105页 |
| 4.1 单离子的获取及微运动的优化 | 第83-87页 |
| 4.2 磁场的控制及单离子4 S_(1/2)-3 D_(5/2)钟跃迁Zeeman谱的获得 | 第87-93页 |
| 4.2.1 高精度脉冲时序系统 | 第87-89页 |
| 4.2.2 磁场的精密控制及离子钟跃迁Zeeman谱的获得 | 第89-93页 |
| 4.3 两台光频标的比对实验 | 第93-97页 |
| 4.4 比对实验的各项系统误差评估 | 第97-105页 |
| 4.4.1 电四极频移 | 第97页 |
| 4.4.2 磁场导致的一阶及二阶Zeeman频移 | 第97-98页 |
| 4.4.3 离子微运动导致的频移 | 第98-99页 |
| 4.4.4 离子宏运动导致的频移 | 第99-100页 |
| 4.4.5 离子所处位置由黑体辐射导致的频移 | 第100-101页 |
| 4.4.6 AC Stark导致的频移 | 第101页 |
| 4.4.7 Servo导致的频移 | 第101-102页 |
| 4.4.8 引力时间膨胀导致的频移 | 第102页 |
| 4.4.9 其它物理效应导致的频移 | 第102-103页 |
| 4.4.10 两钟频率比对的总频移差及不确定度 | 第103-105页 |
| 第五章 总结和展望 | 第105-106页 |
| 参考文献 | 第106-119页 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 | 第119-120页 |
| 作者简历 | 第119页 |
| 攻读学位期间发表的论文与研究成果 | 第119-120页 |
