改進型冷原子噴泉的研究

本項研究提出并實現(xiàn)了原子噴泉的多項改進技術，目的是降低噴泉的復雜性、對環(huán)境的要求，提高噴泉的可靠性，為實現(xiàn)連續(xù)的商業(yè)化噴泉鐘及噴泉干涉儀突破關鍵技術。研究中我們實現(xiàn)了折疊光路對光學系統(tǒng)的改進，利用兩束激光多次反射的辦法實現(xiàn)了對冷原子的俘獲、冷卻與上拋，探測原子數(shù)（1E7，上拋高度90cm）、冷原子溫度（0.0025mK）等技術指標達到了標準噴泉的水平，它大大降低了原子噴泉對激光功率的要求（降低了60%以上， 180mW以下），簡化了光路（元器件和光路面積減小了1/3以上），借助光纖電光調(diào)制器，我們實現(xiàn)了利用簡單的電光調(diào)制系統(tǒng)代替了復雜的激光器產(chǎn)生再泵浦激光，從而實現(xiàn)單半導體激光器驅動整個噴泉，使噴泉的可靠性大大增加。我們研制了噴泉鐘微波系統(tǒng)，使噴泉的穩(wěn)定度指標達到5E-13tau^(-1/2)，這是Dick效應決定的晶振（OSA公司8607優(yōu)選）的噪聲極限。我們實現(xiàn)了利用聲光調(diào)制器產(chǎn)生深度轉移光譜對激光器穩(wěn)頻及移頻，不過由于器件及調(diào)制解調(diào)技術的限制，快速移頻（<1ms）有一定的難度。我們提出了“健康護衛(wèi)”的想法并將其應用于解決激光器失鎖和激光功率起伏對可靠性的影響，通過改進，使相關單元總故障率達到小于1次/100天的水平。上述一些技術突破真正達到了簡化噴泉，提高裝置可靠性和環(huán)境寬容性（魯棒性）的目的，部分技術已經(jīng)被其它小組采用或者正在討論使用，例如折疊光路相關技術、微波系統(tǒng)被某空間項目所采用，作為其光學設計的基礎。 2100433B

本項目中，我們提出了冷原子噴泉的改進設計方案，利用折疊光路和聲光調(diào)制器伺服移頻的辦法，有望將光學系統(tǒng)的主激光功率降低到100毫瓦以下，同時將光路大幅簡化，提高了其可靠性和穩(wěn)定性，同時我們提出了吸收法探測飛行時間信號的方案，有望將信號強度提高1-2個數(shù)量級。本項研究將大幅降低原子噴泉的研制門檻及它對環(huán)境的要求，促進以噴泉為平臺的許多領域，如原子噴泉鐘、原子干涉儀、空間冷原子鐘的發(fā)展。

本項目旨在有機結合LDPC碼現(xiàn)有的研究方法、成果和信息編碼理論，依托于當今通信系統(tǒng)的特性和最新研究成果，對基于圖模型的數(shù)字噴泉碼編碼及其譯碼建立一個系統(tǒng)的理論框架，解決數(shù)字噴泉碼研究發(fā)展過程中的一些問題，促進數(shù)字噴泉碼的理論研究和實際應用的發(fā)展。 從2011年1月至今，針對不同應用環(huán)境，我們在數(shù)字噴泉碼的性能分析、數(shù)字噴泉碼的設計、編譯碼器設計以及數(shù)字噴泉碼在網(wǎng)絡通信中的應用等方面進行了深入的研究。工作主要從以下幾個方面開展：第一，研究了基于圖模型的LDPC碼的構造，分析了QC-LDPC碼的圍長，為數(shù)字噴泉碼的研究奠定了基礎；第二，針對刪除信道，對幾類數(shù)字噴泉碼進行了編譯碼研究，分析表明，SR-LDPC碼是一類性能優(yōu)異的數(shù)字噴泉碼；第三，針對AWGN信道，分析了幾類數(shù)字噴泉碼的性能；第四，從譯碼角度出發(fā)，分析了數(shù)字噴泉碼的譯碼策略；第五，對數(shù)字噴泉碼在中繼信道下的應用進行了研究，提出了一種分布式的數(shù)字噴泉碼的構造方法；第六，針對無線移動通信中信道的時變特性，給出了一種基于LT碼的自適應編碼調(diào)制系統(tǒng)的設計方案。 自2011年1月至今，本項目在國內(nèi)外核心期刊和國際會議上發(fā)表研究內(nèi)容相關的學術論文16篇，申請國家專利1項，培養(yǎng)碩士7名，其中2名在讀，5名獲得碩士學位。

在ＴＥＭ下從位錯層次上原位觀察位錯發(fā)射、增殖和運動對裂紋自愈合的影響；利用分子動力學模擬和計算的方法從原子層次研究裂紋自愈合的可能性、影響因素及控制參量；通過對韌性材料和脆性材料裂紋自愈合過程的觀察，弄清韌性斷裂及脆性斷裂本質(zhì)區(qū)別。 2100433B