1 中国科学院国家授时中心, 西安 710600
2 中国科学院时间频率基准重点实验室, 西安 710600
3 中国科学院大学, 北京 100049
基于以小型化磁控管微波腔实现的脉冲光抽运铷原子钟, 研究了自由演化时间对Ramsey信号特性的影响, 讨论了横向弛豫时间对钟信号对比度的影响.该原子钟的自由演化时间为3 ms时, Ramsey信号中心条纹的对比度为52%, 散弹噪声极限优于1.7×10－14(τ=1 s).利用Ramsey信号的对比度和吸收泡内的光密度, 计算得到了原子钟内铷吸收泡的纵向和横向弛豫时间分别为1.95 ms和 2.45 ms.本文研究为进一步提高脉冲光抽运铷原子钟的性能提供了重要依据.
原子钟 Ramsey信号 自由演化时间 对比度 弛豫时间 Atomic clock Ramsey signal Free evolution time Contrast Relaxation time
Author Affiliations
Abstract
1 Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Sensor and Sensing Network Technology, Institute of Modern Optics, Nankai University, Tianjin 300071, China
2 Hubei Key Laboratory of Low Dimensional Optoelectronic Materials and Devices, Hubei University of Arts and Science, Xiangyang 441053, China
3 Advanced Materials Institute, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250014, China
4 Shandong Provincial Engineering and Technical Center of Light Manipulations & Shandong Provincial Key Laboratory of Optics and Photonic Device, School of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
In this Letter, we report the existence and relaxation properties of a critical phenomenon on called a 3D super crystal that emerges at T = TC ? 3.5°C, that is, in the proximity of the Curie temperature of a Cu:KTN sample. The dynamics processes of a 3D super crystal manifest in its formation containing polarized nanometric regions and/or polarized clusters. However, with strong coupling and interaction of microcomponents, the characteristic relaxation time measured by dynamic light scattering demonstrates a fully new relaxation mechanism with a much longer relaxation time. As the relaxation mechanism of a relaxator is so-far undetermined, this research provides a novel perspective. These results can help structure a fundamental theory of ferroelectric relaxation.
KTN relaxation time dynamic light scattering micronano structure Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 021901
State Key Laboratory of Silicon Materials, School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
随着可再生能源及能源转换技术的快速发展, 热电材料在发电及制冷领域的应用前景受到越来越广泛的关注。发展具有高热电优值材料的重要性日益突出, 如何获得低晶格热导率是热电材料的研究重点之一。本文阐述了热容、声速及弛豫时间对晶格热导率的影响, 介绍了本征低热导率热电材料所具有的典型特征, 如强非谐性、弱化学键、本征共振散射及复杂晶胞结构等, 并分析了通过多尺度声子散射降低已有热电材料晶格热导率的方法, 其中包括点缺陷散射、位错散射、晶界散射、共振散射、电声散射等多种散射机制。此外, 总结了几种预测材料最小晶格热导率的理论模型, 对快速筛选具有低晶格热导率的热电材料具有一定的理论指导意义。最后, 展望了如何获得低热导率热电材料的有效途径。
thermoelectric materials lattice thermal conductivity specific heat relaxation time review 热电材料 晶格热导率 热容 弛豫时间 综述
1 北京科技大学 机械工程学院，北京 100083
2 北京自动化控制设备研究所，北京 100074
3 73146部队45分队，福建 泉州 362321
核磁共振陀螺仪是基于量子调控技术的前沿研究，具有高精度、小体积、低功耗等显著优点，是未来高精度微小型陀螺的主要发展方向之一。原子气室内Xe核自旋的横向弛豫时间是衡量原子气室性能的一个重要参数，直接影响陀螺的角随机游走, 准确快速地测量横向弛豫时间有利于研制性能更优的原子气室。根据推导的核自旋横向弛豫时间测量原理，基于LabVIEW软件平台设计了一种气室核自旋横向弛豫时间的自动化测试系统，实现了温度控制、氙共振频率找寻、磁场控制及数据处理存储功能。实际应用表明，采用自动化测试系统工作稳定可靠、测量效率高、测试精度高、人机交互性好，为检验核磁共振陀螺仪原子气室的性能提供了有效测试手段。
横向弛豫时间 核磁共振陀螺 原子气室 transverse relaxation time NMRG vapor cell LabVIEW LabVIEW 红外与激光工程
2019, 48(10): 1013005
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
2 国防科学技术大学 量子信息学科交叉中心, 长沙 410073
为了得到铷原子磁力仪的最佳抽运光强, 进而优化原子磁力仪的灵敏度, 理论分析了抽运光强与磁力仪的极化率、信噪比以及灵敏度之间的关系, 设计了实验装置。采用自由感应衰减法对直径20mm的铷原子球形气室在不同抽运光强下对应的横向弛豫时间进行测量, 并对相应的纵向弛豫时间进行测量, 计算出了不同光强下的极化率, 通过拟合得到了光强与极化率、信噪比以及灵敏度之间的关系曲线。结果表明, 可在10mW/cm2附近得到系统最佳抽运光强。此研究结果为提高光强利用率并进一步优化铷原子磁力仪的灵敏度提供了指导。
量子光学 原子磁力仪 极化 横向弛豫时间 纵向弛豫时间 quantum optics atomic magnetometer polarization transverse relaxation time longitudinal relaxation time
氮气分子的振动自由度在大气放电低温等离子体中会被高度激发。从振动能级的简谐振子模型和Boltzmann分布近似出发，研究重复频率脉冲放电中振动温度的变化行为。结果表明，决定重频条件下振动温度的主要过程是电子碰撞振动激发和振动-平动弛豫，而在振动能级高度激发的情形下其与氧原子的化学反应也会产生影响。对于振动激发过程，通过跃迁反比相似率推导出的特征弛豫时间与动理学模型符合较好。在振动-平动弛豫中占主导贡献的为干燥大气中的氧原子或潮湿大气中的水分子。当氧原子数密度为1014 cm-3时，若初始振动温度在5000 K，在化学反应过程中振动能量的特征弛豫时间在0.1~1 s量级。
大气放电 振动温度 弛豫时间 air discharge vibrational temperature relaxation time 强激光与粒子束
2016, 28(3): 035001
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
为测量短暂的碱金属原子横向弛豫时间，分析了改进了的自由感应衰减法、磁共振展宽拟合法以及旋转坐标系下的横向磁矩分量比值拟合法三种测量方法。并设计了实验装置，用这三种方法对10 μs 量级的铷原子横向弛豫时间进行了测量。测量结果表明，这三种方法的精度皆可达1 μs 量级。通过对这三种方法的测量环境分析，改进了的自由感应衰减法和比值拟合法的测量值可以直接作为一般的原子磁力仪的参数使用，展宽拟合法可以用于研究无光条件下的碱金属原子弛豫机制。
原子与分子物理学 横向弛豫时间 磁共振 原子磁力仪 自由感应衰减
昆明理工大学环境科学与工程学院, 云南 昆明 650500
核磁共振(nuclear magnetic resonance)技术具有快速、精确、分辨率高等优点, 并已不断成熟成为土壤分析、物质结构鉴定、食品分析和医学成像等领域重要的研究分析手段。本文通过介绍利用NMR技术研究液相环境中高分子聚合物在颗粒表面(主要为SiO2颗粒)的吸附、解吸及扩散等行为和利用NMR技术研究受污染土壤中水的摄取过程及土壤润湿性两大方面, 综述了NMR技术在物质表面性质表征领域的重要应用, 展现了NMR技术在高分子材料和环境领域中独特的重要作用。重点介绍基于NMR技术的Acorn比表面分析仪能够直接测定液相环境中物质的弛豫时间, 反映物质的表面性质和结构特征, 为解释污染物环境行为提供数据支持从而在环境领域发挥重要作用, 展现出Acorn比表面分析仪相比于传统BET法在测量环境和测量时间等方面的优越性, 尤其是Acorn比表面分析仪可以反映液相环境中物质的表面性质和结构特征的重要特性, 解决了传统BET法无法直接获得液相环境中物质的比表面积信息的难题, 是液相环境中NMR技术在物质表面性质表征领域的新突破。对Acorn比表面分析仪在制药、化妆品材料和电子产品等方面的应用进行了分析, 并在土壤有机质、药物和天然产物检测等方面对NMR技术的应用进行了展望。
核磁共振 表面性质 弛豫时间 液相比表面积 Nuclear magnetic resonance Surface properties Relaxation time Specific surface area in the liquid
1 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 UMR 6614/CORIA, CNRS/Université et INSA de Rouen, Saint Etienne du Rouvray, France 76800
采用热松弛时间表征微纳米含碳粒子受热瞬间热扰动和热响应存在的时间迟滞，同时结合Kn数判断受热粒子所处的流动区域修正空气导热系数，建立亚微米碳粒的单相延迟双曲型瞬态激光诱导辐射传热传质模型，分析碳粒子经高能脉冲激光照射前后其温度与激光诱导辐射光谱强度的时域变化特征。重点讨论了热松弛时间与激光能量等参数对不同粒径尺度的碳粒激光诱导辐射光谱信号的影响。结果表明，热松弛时间值越大，入射激光能量越高，粒径越小，受热颗粒的激光诱导辐射光谱信号振荡幅度越强，非傅里叶效应越显著，这为采用激光诱导辐射技术进行高温环境亚微米量级含碳微粒的定量测量研究提供理论依据。
激光技术 激光诱导辐射 微尺度 碳粒 热松弛时间 非傅里叶效应
1 华南师范大学 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州510631
2 华南农业大学 理学院, 广东 广州510642
研究了带偏置电压的向列相液晶盒结构中在激光脉冲作用下的分子转动动力学模型。结果表明, 入射光脉冲的宽度远大于1 ps时, 光脉冲诱导液晶分子重取向过程可用德拜弛豫过程描述。弛豫时间常数与液晶盒厚度的平方成正比, 和液晶的弹性常数成反正。弛豫时间常数依赖于液晶横向位置, 预偏角的范围在0~0.4 rad之间变化时, 不同位置的时间常数相差较大, 可在一个量级之间变化; 预偏角在0.4~π/2 rad时, 时间常数基本不变。弛豫时间常数还受偏置电压控制, 1.2～10 V偏置电压时液晶盒中心处的弛豫时间常数在10 ms~10 s变化, 变化范围可达3个数量级。
平行排列 重取向弛豫时间 偏置电压 homogeneous alignment reorientation relaxation time bias voltage
