应用激光冷却与囚禁的铯原子喷泉是新一代的频率基准。报告了冷原子云上抛信号的序列测量,发表了飞行时间(TOF)信号的基本估算公式(估算原子云温度和TOF峰值信号强度),讨论了理论计算和实验测量的比较。

研究了激光冷却铯原子喷泉频标的黑体辐射频移(包括黑体辐射塞曼频移和黑体辐射斯塔克频移), 推导了频移的计算公式, 估算了室温下频移及其不确定度的大小, 分析了黑体辐射频移对频标准确度的影响。结果表明: 1) 室温下黑体辐射塞曼频移可达10-15量级, 在评定铯原子喷泉频标准确度时, 需要对此项频移加以修正; 2) 在利用直流斯塔克效应估算黑体辐射斯塔克频移时, 由直流极化率常数κ的测量误差导致的黑体辐射斯塔克频移的修正误差约为4×10-16, 是黑体辐射斯塔克频移的主要误差来源。此项频移误差是决定铯原子喷泉频标准确度总体水平的主要因素之一。最后还提出建议, 通过设计更精密的测量铯原子超精细跃迁直流斯塔克频移的实验以提高直流极化率常数κ的测量准确度, 从而可以减小黑体辐射斯塔克频移误差。

研究了铯原子喷泉频标中存在的各种辐射频移，包括微波频谱边带频移、Bloch-Siegert效应、相邻π跃迁引起的频移、斯塔克效应、黑体辐射频移和Majorana效应等，分析了产生各种频移的物理原因，推导了各种频移的计算公式，估算了各种频移及其不确定度的大小，分析了它们对频标准确度的影响，提出了减小各种频移或误差以提高频标准确度的方法。研究所得结果对于正确评定铯原子喷泉频标的准确度和探索提高其准确度的途径具有重要意义，对于铯原子喷泉频标的设计也具有现实的指导意义。