摘要:简述了异常相互作用力及类轴子暗物质的理论模型，回顾了近年来国内外研究人员使用原子磁力仪和共磁力仪等进行自旋相关的非磁性力探测和暗物质搜寻的技术方案，归纳了迄今为止对自旋和速度相关相互作用、自旋引力相互作用、类轴子暗物质场梯度与核子的耦合强度的探测结果。在此基础上，本文对该领域未来的发展方向进行了展望，通过分析和抑制系统误差、寻找新的探测方案等方法，有望为自旋相关相互作用的耦合参数空间提供更严格的约束，在更广泛的质量范围内对类轴子暗物质与标准模型费米子的耦合给出更严格的界定。

摘要:磁测量是推动人类社会发展不可或缺的技术之一。以高探测灵敏度、高空间分辨率等关键指标作为牵引，近年来，多种量子体系被用于精密磁测量技术发展，金刚石氮-空位色心固态自旋体系就是其中之一。本文简述了氮-空位色心体系的精密磁测量技术及其应用研究，介绍了基于金刚石氮-空位色心自旋体系磁测量的原理和优势、基于该体系的磁测量方法研究工作、以及面向材料成像和生命科学等领域开展的研究工作，指出了未来基于金刚石氮-空位色心体系的精密磁测量技术有望发展新型矢量高灵敏度、高空间分辨率磁测量装备，为更多研究领域譬如地磁测绘、工业无损检测等重大应用提供新的支撑。

摘要:简要回顾了近几年回音壁模式光学微腔在传感研究中的应用，其涉及领域包括位移传感、力传感、加速度传感、质量传感、纳米粒子传感、温度传感、角速度传感和奇异点增强传感。对回音壁模式光学微腔在不同领域的传感机理进行了简单介绍，并且对重要的实验工作进行了介绍，指出了提高传感精度的重要因素，为之后的理论和实验研究提供了一定的参考。

摘要:量子精密测量是利用量子叠加与纠缠、量子相互作用过程与量子测量等方式增强参数估计精度与灵敏度的技术，是在短中期内最具前景的量子技术之一。本文从量子精密测量的最优化研究方案出发，通过对大量的相关文献进行梳理归纳，分析出量子精密测量三大优化方案：量子态制备与测量最优方案、量子演化过程调控方案与经典后处理优化方案，并对三个基本优化方案进行总结分析。同时介绍了国内外量子精密测量技术的最新理论与实验进展。最后，总结了量子精密测量存在的问题与挑战，并对未来工作进行了展望。

摘要:法拉第激光器是一种利用法拉第反常色散原子滤光器作为选频元件的新型外腔半导体激光器，原理上法拉第激光的输出波长随着激光二极管驱动电流及工作温度的变化，始终与原子跃迁谱线相对应，可以将激光频率有效地锁定至原子跃迁谱线，实现窄线宽的激光输出信号，并且短期与长期频率稳定性均较好。本文详细介绍了自1845年法拉第旋光效应提出以来，法拉第反常色散原子滤光器的发展历程，法拉第激光器的工作机理、发展历程以及性能优越性，并结合国内外的研究进展，介绍了法拉第激光发展各个阶段的技术瓶颈及相应的解决办法，同时展望了法拉第激光器未来在量子领域特别是量子精密测量领域的重要价值。

摘要:概述了基于里德堡原子的电场传感技术的基本原理，分析了里德堡原子电场测量具有的高灵敏度、宽频、可溯源至国际单位制（International System of Units， SI）、高空间分辨力等优势。讨论了激光参数、探测器噪声、环境电磁场干扰等因素对里德堡原子场强测量灵敏度与测量频率响应带宽的影响，介绍了频率调制、重泵浦、参数优化等提高场强测量灵敏度的方式，并阐述了单辅助场原子外差法、双辅助五能级外差法等提升测量频率响应带宽的方法。探讨了里德堡原子电场传感技术在计量、通信、雷达、成像等方面的应用情况，指出应通过优化原子气室结构、设计高性能光电探测器、提升光学腔性能等方式进一步提高里德堡原子电场测量灵敏度；应深入研究里德堡原子电场测量的不确定度来源，并对里德堡原子传感器进行全面的测试和表征；应开展里德堡原子电场测量相关装置的小型化、工程化设计研究，从而进一步提升里德堡原子电场测量技术的实际应用性能。

摘要:原子磁力仪是基于量子技术实现的一种精密测量仪器，鉴于其广泛的应用前景，目前成为了国内外热门研究。原子磁力仪中涉及了大量的量子物理原理，对其中一些基础量子物理的掌握，有助于开展并深入研究磁力仪相关工作。作者对原子磁力仪中所涉及的量子物理基础进行阐述，包括：光泵浦、光频移、光探测、原子极化在磁场中的演化以及磁共振等。

摘要:首先概述了双光子跃迁的基本原理，然后介绍了连续光和脉冲光激发双光子跃迁的光学频率标准在实验上的进展，考虑到目前双光子光学频率标准的短期稳定度主要受限于本振，因此发展高功率低频率噪声的激光器用于抑制散粒噪声和互调制噪声是提高双光子光学频率标准短期稳定度的最直接有效的办法。最后介绍了双光子光学频率标准在科学上和工程上的应用。基于双光子直接光梳光谱的氢原子能级间距的测量已经成为测量里德堡常数和质子电荷半径的重要实验技术之一，在量子电动力学的检验中发挥着重要作用。双光子光学频率标准和微腔光梳的结合也为光学原子钟的小型化和集成化提供了新的可能。

摘要:汞离子微波频标利用汞灯进行抽运，可实现小型化，同时具备体积小、指标高的优势，未来可在卫星导航、深空探测和守时中得到广泛应用。为了提高抽运效率及降低噪底，需要进行汞灯光学设计，使抽运光通过四极阱中心与囚禁离子充分作用的同时减少与真空腔及四极杆的反射。首先提出遮挡光源法和非等比例放大法两种光学设计方法。然后介绍了两种设计方法的具体设计过程和设计结果，并比较了两种光学设计方法汞灯的能量利用率。最后利用非等比例放大法进行光路优化设计，并完成了物理系统信号探测实验。实验结果表明：采用该光学设计方案，汞离子光微波双共振跃迁信号幅度提高了20%以上。

摘要:针对目前传统的原子干涉重力仪—马赫-曾德尔型原子重力仪存在体积较大，影响设备便携性的问题，北京大学实现了国内首个基于移动光晶格的布洛赫振荡原理的小型化原子干涉重力仪。本实验系统的采样率达到0.9 Hz，能够满足长期实时测量的需求，且实验系统中原子的竖直位移约为3 cm，灵敏度达到4.6 × 10² μGal·Hz^-1/2，在2 800 s积分时间内，分辨率可以达到6.50.7?μGal。实验成果为原子干涉重力仪的小型化与实用化指明了未来的发展方向。

摘要:绝对重力测量在铁路路基探测等领域发挥着重要作用，但大多数室外移动重力仪结构复杂或精度一般，可使用的范围有限。研制了一套轨道移动绝对重力测量系统，实现了高集成的系统结构设计、自动化的测试流程，开展了实验室及轨道环境下的绝对重力测量，测量结果可靠。首先，在实验室环境下重力测量灵敏度达到了440 μGal?Hz-1/2，测量300 s的误差小于30 μGal。其次，在炎热、嘈杂的室外轨道移动条件下，绝对重力测量不确定度优于15 μGal，与相对重力仪（LG-1）的测量偏差优于40 μGal。最后，轨道环境下的重力测量灵敏度达到707.9 μGal?Hz-1/2。所提出的轨道移动绝对重力测量系统可以在室外条件下进行快速重力测量，为铁路路基探测提供了新的仪器与解决方案。

摘要:针对分析原子干涉仪灵敏度时，采用哪种阿伦方差容易出现混淆的问题，系统地给出了阿伦方差、重叠阿伦方差和修正阿伦方差三种形式在时域和频域中的详细推导，分析了它们对五类典型噪声的分辨能力，指出修正阿伦方差具有更加适合评估原子干涉仪长期稳定性的特点。基于修正阿伦方差在频域中的表达式，文中还首次给出了存在测量死区的原子干涉仪灵敏度与噪声功率谱之间的传递函数，通过分析其特点，指出了提高原子干涉仪灵敏度的两条具体途径，为原子干涉仪技术的进一步发展和评价奠定了更加扎实的理论基础。

摘要:为了解决原子气室制备过程中碱金属原子定量填充难、稳定性差等问题，首先采用微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical System， MEMS）技术，结合碱金属叠氮化物的光分解方法，通过深硅刻蚀、RbN₃溶液定量填充、两次阳极键合、紫外光辐照等工艺成功制备出不同RbN₃分解时间的原子气室，然后采用自行搭建的吸收光谱测试装置对不同RbN₃分解时间的原子气室进行测试，研究不同RbN₃分解时间对原子气室内Rb原子吸收峰强度、半高宽和频移的影响。实验结合理论分析发现：RbN₃分解时间为3.5 h时，Rb原子吸收峰强度最大，能够满足高质量原子气室制备的要求，为高质量原子气室的制备提供了重要技术借鉴，为推动基于MEMS原子气室的芯片化计量测试传感技术的发展奠定基础。

摘要:

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