闫雨菲 陈海军 冯进军

(北京真空电子技术研究所，微波电真空器件国家级重点实验室，北京 100015)

1 引 言

铯束频标具有优异的频率准确度和长期稳定度，在导航、通信和精密测量等领域得到广泛应用。铯原子在微波互作用系统中发生超精细能级跃迁，其中相邻

σ

跃迁(

ΔF

=±1,

Δm

=±1)、微波腔两互作用区相位差以及C场不均匀等因素均会影响铯原子Ramsey跃迁线形，导致铯束频标产生频移，影响其频率准确度和长期稳定运行。铯束频标自出现以来，许多学者对C场、多普勒效应、频率牵引效应、伺服电路不完善引起的频移以及与辐射场有关的频移分别进行了深入的理论和实验研究。但实际实验中往往多种频移因素融合在一起，导致所测跃迁线形较为复杂，为具体分析每种因素的影响带来困难。本文综合考虑相邻

σ

跃迁、腔相差以及C场不均匀对跃迁线形的影响，建立了一种铯原子Ramsey跃迁仿真模型。该模型可以分别对理想情况和非理想情况下的跃迁线形进行仿真模拟。并且开展了实验研究，将实验测得的线形与仿真模拟的线形进行比对，通过多次调节仿真模型中的参数得到与实验基本一致的仿真线形，从而找出实验中与理想情况不一致的参量，对实验过程中的问题修正具有重要的指导作用。

2 铯原子Ramsey跃迁仿真模型

2.1 理论基础

铯原子基态超精细能级结构如图1所示，竖直实线为

ΔF

=±1,

Δm

=0的π跃迁，虚线为

ΔF

=±1,

Δm

=±1的

σ

跃迁。基态两能级之间的超精细能级跃迁由

ΔF

=±1,

Δm

=0的7条π跃迁和

ΔF