表中所列平均频差及其标准偏差结果由10组实验数据的平均值得到。表中数据栏的第1行为平均频差值(单位kHz);第2行为平均频差的标准偏差(单位kHz)。
根据D1与国际计量局的飞秒光梳装置BIPMC1得到绝对频率比推荐值低8.9kHz的频差关系[4],得出各个激光系统与国际计量局比推荐值的频差值结果表7所示。
表7 各激光系统频差的最终比对结果
激光器
D1
C4
NO.02
NIMTT-1
Df=测量结果-推荐值
s
-8.9kHz
1.9 kHz
-1.5kHz
1.7 kHz
-4.1 kHz
1.6 kHz
+9.8kHz
4.6 kHz
6. 结论
在15天内,共进行了30次平均频差的测量实验。图3是根据平均频差测量的原始数据绘制的折线图,横坐标表示测量实验先后顺序的序列号,纵坐标为激光系统输出激光频率与国际推荐频率值的差值。
图3. 以国际推荐值为参考,各激光系统输出激光频率的测量结果。因D1输出激光的频率值直接溯源于国际计量局,图中未列出。
图3显示,。参加比对的激光系统,C4和NO.02,其输出激光频率的不确定度范围在5×10-11之内。在多数情况下,激光系统NIMTT-1也能满足此项要求。综合上述情况可以得出如下结论,参加比对的激光系统的总体不确定度水平在5.0×10-11范围内。
由比对结果,各装置激光辐射平均频率相对国际推荐值的分布如图4所示。目前,被测激光器最高相对扩展不确定度为5×10-10(k=2)[5]。因此,现有的国家长度基准、副基准装置在量值的准确度方面,可以胜任统一全国长度量值的工作。
相比较而言,NIMTT-1无论是在单次测量的发散性上,还是在不同天数的测
图4. 各激光系统相对国际推荐值的比对结果
量数据的变化量上都比其它激光系统测量结果的不确定性大得多。这在一定程度上反映了该系统存在的问题。事实上,由于NIMTT-1的若干技术参数,比如,输出激光功率、冷指温度和调制宽度等在比对实验中不能得到有效控制,出现上述情况也是十分正常的。综上所述,NIMTT-1与其它参加比对的激光系统在技术性能上存在的差距比较突出,这种差距从表4中所示的频率稳定度的测量结果也能明显看到。
7. 感谢
此次比对实验从准备到完成历时一年,达到了预期目标。其间得到了各部门领导和同志们以及全国几何量长度计量技术委员会的大力支持,同时,在很多方面也得到了参加比对单位领导的帮助和关心,在此谨表谢意。
参考文献:
[1] Documents Concerning the New Definition of the Meter, Metrologia, 19 (1984) 163.
[2] Mise en Pratique of the Definition of the Metre (1992) Metrologia, 30 (1994) 523.
[3] Practical realization of the definition of the metre, including recommended radiations of other optical frequency standards (2001) Metrologia, 40 (2003) 103.
[4] N?11-2005 Calibration Certificate, BUREAU INTERNATIONAL DES POID(BIPM校准证书)
[5] 钱进 刘秀英 石春英 中华人民共和国国家计量检定规程JJG 353-2006 《633nm稳频激光器》