| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 主要符号对照表 | 第9-10页 |
| 第1章 绪论 | 第10-27页 |
| 1.1 原子钟基本原理与应用 | 第10-13页 |
| 1.1.1 时钟发展史回顾 | 第10-12页 |
| 1.1.2 被动型原子钟工作原理与应用 | 第12-13页 |
| 1.2 基于离子的原子钟概述 | 第13-21页 |
| 1.2.1 离子微波频标发展概述 | 第13-17页 |
| 1.2.2 ~(113)Cd~+微波频标发展现状 | 第17-20页 |
| 1.2.3 基于离子的光频标 | 第20-21页 |
| 1.3 原子钟短期稳定度与阿伦方差简介 | 第21-25页 |
| 1.4 本文主要内容 | 第25-27页 |
| 第2章 镉离子微波原子钟基本原理 | 第27-41页 |
| 2.1 线型保罗离子阱囚禁原理 | 第27-32页 |
| 2.2 激光冷却原理 | 第32-34页 |
| 2.3 镉离子相关能级结构 | 第34-35页 |
| 2.4 Rabi和Ramsey探测方法 | 第35-40页 |
| 2.4.1 二能级系统原子的跃迁几率 | 第36-38页 |
| 2.4.2 单振荡场Rabi探测方法 | 第38-39页 |
| 2.4.3 分离振荡场Ramsey探测方法 | 第39-40页 |
| 2.5 本章小结 | 第40-41页 |
| 第3章 实验装置 | 第41-52页 |
| 3.1 离子阱实验装置 | 第41-47页 |
| 3.1.1 离子阱结构 | 第41-42页 |
| 3.1.2 真空系统 | 第42-43页 |
| 3.1.3 磁屏蔽系统及其改进 | 第43-44页 |
| 3.1.4 镉离子制备系统 | 第44-45页 |
| 3.1.5 驱动电路 | 第45-46页 |
| 3.1.6 微波系统及光探测系统 | 第46-47页 |
| 3.2 214.5nm紫外激光器系统 | 第47-50页 |
| 3.2.1 214.5nm四倍频紫外激光器结构与原理 | 第47-48页 |
| 3.2.2 系统光路与探测光功率稳定 | 第48-50页 |
| 3.3 FPGA时序控制系统 | 第50-51页 |
| 3.4 本章小结 | 第51-52页 |
| 第4章 ~(113)Cd~+离子钟跃迁频率的高精度测量 | 第52-68页 |
| 4.1 系统闭环锁定 | 第52-55页 |
| 4.1.1 系统闭环原理 | 第52-54页 |
| 4.1.2 时序参数优化 | 第54-55页 |
| 4.1.3 闭环锁定参数优化 | 第55页 |
| 4.2 UTC-NIM信号 | 第55-57页 |
| 4.3 改进的离子钟短期稳定度 | 第57页 |
| 4.4 ~(113)Cd~+离子钟跃迁频率的高精度测量 | 第57-59页 |
| 4.4.1 测量原理 | 第58-59页 |
| 4.4.2 绝对频率测量 | 第59页 |
| 4.5 系统频移及其不确定度评估 | 第59-66页 |
| 4.5.1 二阶Zeeman频移 | 第60-61页 |
| 4.5.2 Doppler频移 | 第61-63页 |
| 4.5.3 黑体辐射频移 | 第63-65页 |
| 4.5.4 引力红移 | 第65页 |
| 4.5.5 其他频移 | 第65-66页 |
| 4.6 测量结果 | 第66-67页 |
| 4.7 本章小结 | 第67-68页 |
| 第5章 探测过程荧光衰落现象的理论与实验研究 | 第68-82页 |
| 5.1 荧光衰落现象的理论探究 | 第68-71页 |
| 5.1.1 荧光衰落现象 | 第68-69页 |
| 5.1.2 速率方程模型 | 第69-71页 |
| 5.2 速率方程模型的实验验证 | 第71-78页 |
| 5.2.1 离子线宽测量 | 第72-75页 |
| 5.2.2 荧光衰落速率测量 | 第75-77页 |
| 5.2.3 磁场均匀性对荧光衰落现象影响的理论研究 | 第77-78页 |
| 5.3 离子钟短期稳定度极限的估算 | 第78-81页 |
| 5.4 本章小结 | 第81-82页 |
| 第6章 基于协同冷却的双离子阱离子钟 | 第82-99页 |
| 6.1 Dick效应及其对离子钟短期稳定度的影响 | 第82-85页 |
| 6.2 减小Dick效应的方法 | 第85-88页 |
| 6.2.1 协同冷却方案 | 第86-87页 |
| 6.2.2 基于双离子阱交替锁定的新型离子钟 | 第87-88页 |
| 6.3 协同冷却双离子阱方案设计 | 第88-91页 |
| 6.3.1 Mg~+相关能级结构 | 第88-89页 |
| 6.3.2 协同冷却镉离子光频移估算 | 第89-91页 |
| 6.4 双离子阱实验装置 | 第91-98页 |
| 6.4.1 离子阱结构 | 第91-93页 |
| 6.4.2 离子制备与真空系统 | 第93-94页 |
| 6.4.3 驱动电路 | 第94-95页 |
| 6.4.4 Mg~+激光系统 | 第95-98页 |
| 6.5 本章小结 | 第98-99页 |
| 第7章 总结与展望 | 第99-102页 |
| 7.1 论文工作总结 | 第99-100页 |
| 7.2 工作展望 | 第100-101页 |
| 7.2.1 工作安排 | 第100页 |
| 7.2.2 工作中需要注意的问题 | 第100-101页 |
| 7.3 ~(113)Cd~+微波钟的应用前景 | 第101-102页 |
| 参考文献 | 第102-108页 |
| 致谢 | 第108-110页 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 | 第110-111页 |
