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| 編輯推薦： |
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频标是近２０年来物理学中*引人注目、发展*迅速的研究领域之一.本书是频标领域*重要的、教科书级的文献之一.正如它的名称那样，本书不仅全面系统地介绍了频标的基础知识，而且对与频标相关的精密测量领域以及频标的各个应用领域进行了全面的介绍。
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| 內容簡介： |
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本书涵盖了与物理学、电子学、量子电子学和统计学中的频率标准有关的核心方法和技术。在综述了基础理论之后，主要着眼于常用组件的实现，以及对重要频率标准的特征描述，如原子钟、频率稳定激光器等。本书整合了频率标准在工程学、电信学和计量学的各种应用。
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| 關於作者： |
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德国联邦物理技术研究院（PTB）光学部主任，是德国频率标准及光钟方面的*专家。其所著的《频率标准》一书被国内包括北大在内的多所一流大学作为研究生教学参考书。
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| 目錄：
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第１章 引言 /１
１．１ 频标和时钟的特征 /１
１．２ 时钟和频标的历史沿革 /６
第２章 频标基础 /１１
２．１ 振荡的数学描述 /１１
２．２ 带反馈的振荡器 /３０
２．３ 频率稳定 /３３
２．４ 电子伺服系统 /３８
第３章 幅度和频率噪声的表征 /４６
３．１ 频率起伏的时域描述 /４７
３．２ 频率起伏的傅里叶频域描述 /５６
３．３ 从傅里叶频域到时域的转换 /５９
３．４ 从傅里叶频率域到载波频率域 /６２
３．５ 测量技术 /６７
３．６ 带噪声信号的频率稳定 /７４
第４章 宏观频率参考 /７８
４．１ 压电晶体频率参考 /７８
４．２ 微波腔振荡器 /８６
４．３ 光学谐振腔 /９７
４．４ 谐振子的稳定度 /１１１
第５章 原子和分子频率参考 /１１４
５．１ 原子的能级 /１１５
５．２ 分子的能态 /１２１
５．３ 简单量子系统和电磁辐射的相互作用 /１３０
５．４ 谱线的频移和展宽 /１４３
第６章 原子和分子的制备与探询 /１６４
６．１ 在泡里存储原子和分子 /１６４
６．２ 准直的原子和分子束 /１６６
６．３ 冷却 /１６７
６．４ 原子囚禁 /１７４
６．５ 消多普勒效应非线性光谱 /１８４
６．６ 通过多个相干相互作用进行探询 /１８９
第７章 铯原子钟 /２００
７．１ 磁选态铯束原子钟 /２０１
７．２ 光抽运铯束钟 /２１３
７．３ 喷泉钟 /２１５
７．４ 微重力环境的钟 /２２３
第８章 微波频标 /２２５
８．１ 微波激射器 /２２５
８．２ 铷泡频标 /２４２
８．３ 可选微波频标 /２４８
第９章 激光频标 /２５１
９．１ 气体激光频标 /２５２
９．２ 激光频率稳定技术 /２６４
９．３ 宽调谐激光 /２７７
９．４ 基于中性吸收体的光频标 /２９６
第１０章 离子阱频标 /３１１
１０．１ 离子阱基础 /３１２
１０．２ 实现离子阱的技术 /３２５
１０．３ 离子微波频标与离子光频标 /３３４
１０．４ 离子阱中的精密测量 /３４５
第１１章 光学频率综合和分频 /３５０
１１．１ 非线性元件 /３５０
１１．２ 移频元件 /３５７
１１．３ 用倍频器进行频率合成 /３６２
１１．４ 光学分频 /３６５
１１．５ 超短脉冲激光器和频率梳 /３６８
第１２章 时标与时间发布 /３８４
１２．１ 时标与时间单位 /３８５
１２．２ 广义相对论基础 /３８８
１２．３ 时间与频率比对 /３９３
１２．４ 无线电控制时钟(长波授时) /３９７
１２．５ 全球卫星导航系统 /４００
１２．６ 时钟与天文学 /４１１
第１３章 技术与科学应用 /４１９
１３．１ 长度与长度相关物理量 /４１９
１３．２ 电压标准 /４３０
１３．３ 电流的测量 /４３２
１３．４ 磁场的测量 /４３４
１３．５ 与国际标准单位制中其他单位的联系 /４３７
１３．６ 基本物理常数的测量 /４３８
第１４章 逼近和突破极限 /４４４
１４．１ 逼近量子极限 /４４４
１４．２ 新概念 /４５９
１４．３ 环境因素导致的终限制 /４６２
参考文献 /４６４
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| 內容試閱：
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对全球贸易、交通和绝大多数科技领域来说，准确的时间频率测量的贡献是不可低估的.这里仅举其中的两个众所周知的典型例子:精确已知频率的稳定信号源的可用性是实现全世界数字数据网络的运行和精确卫星定位的先决条件.现在，精确的频率测量对基本理论的正确性给出了*严格的限制.当人们构建*精确的时钟，并且将不同时间和位置的测量结果结合到一个共同的系统中时，频率标准将与上述的所有方面以及许多其他领域的发展密切联系起来.这些领域的快速发展以惊人的速度产生了新的知识和认知，本书致力于介绍频率标准的基础知识和相关应用.其中大部分和频率标准有关的材料散落在电子工程、物理学、计量学、天文学等领域的优秀书籍、综述文章或科技杂志中.在大部分情况下，这样关注于特定子领域的特定应用、需求和符号的论著，通常是写给专家们阅读的.本书旨在为更广泛的读者群服务，它针对的是对于这个快速发展的领域希望有一般性或介绍性了解的研究生、工程师或物理学家.本书是从作者在汉诺威大学和康斯坦茨大学给研究生的课程中演变过来的.特别要指出的是，这本专著旨在达到几个不同的目的.首先，本书综述了统一的表象下的横跨微波到光频频段的频率标准的基本概念，从而可以应用于不同的领域.它包括了从力学、原子物理学、固体物理学、光学和伺服控制方法等方面的选定主题.如果可能的话，对于一些通常被认为是很复杂的主题，例如相对论理论的原理和结论，本书则从简单的物理描述开始介绍，然后再将该主题的论述扩展到所需的水平，以便在本书的范围内对它进行充分理解.其次，本书讨论了常用单元的实现手段，例如振荡器、宏观频率参考和原子频率参考.本书强调的不仅仅是理解其基本原理及应用，还有实际的例子.其中的一些主题可能让更专业的读者感兴趣.在这种情况下，为了简明起见，本书向读者提供了已评估过的参考文献列表，这些文献描述了该主题的必要细节.第三，本书要为读者提供足够详细的、*重要的频率标准的描述，例如铷钟、氢钟、铯原子钟、离子阱或稳频激光器.对一个频率标准的“重要性”的判据包括了它对科学和技术在从前、现在和未来的重要影响.除了不断创造纪录的基准时钟之外，我们的兴趣还集中在微小、廉价且易于操作的频率标准，以及在全球导航卫星系统中使用的同步时钟系统.第四，本书介绍了频率标准在当代高科技领域的各种应用，包括基础研究的前沿领域、计量学及探索研究*精确的时钟等.对于频率标准在预测未来更大时间尺度上的技术演变，即使只可能实现非常有限的拓展，这里也会罗列一些可能的发展方向.通过探讨基本原理设定的主要限制，读者将能够理解这里讨论的这些概念，并达到或规避这些极限.*后，除了为学生、工程师和研究人员提供一个参考文献之外，本书还旨在让读者在这样的物理和技术的漫游中获得智力上的乐趣和享受.本书的第１章综述了基本术语，并介绍了时钟发展的简要历史;第２章和第３章介绍了理想的和实际的振荡器的特性;第４章介绍了宏观频率参考的性质，而第５章则对应微观频率参考的性质，即原子和分子频率参考;对于原子和分子频率参考*重要的制备和探询方法在第６章中将进行介绍;第７章至第１０章详述了从微波到光学波段的频率标准的具体例子，强调了它们的特色、不同的工作区域及其主要应用;第１１章描述了测量光学频率时选取的一些原理和方法，它和*快速发展的当前和未来的频率标准直接相关;第１２章讨论了频率标准的一个特定应用———时间测量.本书的其余部分用于探讨频率标准的特殊应用和基本极限.我要对所有同事的持续帮助表示感谢，他们给予了有益的讨论，并提供了各种信息和图表. 我非常感谢WileyＧVCH 团队的耐心和帮助，感谢Hildegard持之以恒的鼓励，并帮助我修改图和参考文献.我特别感谢A．Bauch、T．Binnewies、C．Degenhardt、J．Helmcke、P．Hetzel、H．Kn？ckel、E．Peik、D．Piester、J．Stenger、U．Sterr、Ch．Tamm、H．Telle、S．Weyers和R．Wynands，他们分别仔细地阅读了一部分手稿.但是，对于本书中的任何缺陷，或者在特定主题上可能需要更多的耐心和努力才能被理解的情况，这些同事不负有任何责任.此外，与任何频率标准一样，反馈是必要的，并且非常欢迎读者们一起来消除错误，或提出更好的建议，以便造福未来的读者.
频标是近２０年来物理学中引人注目、发展迅速的研究领域之一.本书是频标领域重要的、教科书级的文献之一.正如它的名称那样，本书不仅全面系统地介绍了频标的基础知识，而且对与频标相关的精密测量领域以及频标的各个应用领域进行了全面的介绍.本书出版于２００４年，当时探测土星及“土卫六”的“卡西尼”飞船还处于飞赴土星的漫漫旅途中(见本书１３．１．２．２节)，如今，该计划作为人类成功的太空探索项目之一，已经随着２０１７年“卡西尼”飞船在土星表面的陨落而谢幕.这些年来，以光钟为标志的频标技术及其应用研究取得了飞速的发展，性能指标相比书中提到的参数有了显著提升，而书中提到的许多展望也已经实现.特别地，书中介绍的将国际单位制中的时间单位与其他基本单位通过基本物理常数联系起来的设想，已经在２０１８年１１月１３日至１６日举行的第２６届国际计量大会(CGPM)上实现，这是计量学自１８７５年签署？米制公约？以来的重要的一次变革，将对未来产生深远影响.尽管随着频标技术的发展，新的技术不断涌现，但本书中介绍的频标核心技术和方法并未过时，仍然是当前频标研究的重要和核心的技术基础，例如基于低热膨胀材料、振动不敏感、低温等技术，目前的光频振荡器的稳定度已经达到１０－１６甚至更高的量级，但其中的技术内核仍然是本书第４章介绍的宏观振荡器的相关知识.这就是经典的魅力.如果我们想在时频领域有所建树，就必须熟悉并熟练掌握本书中的相关知识.
这些年来，我们国家在时频领域取得了飞速的发展，频标研究和应用不断取得进步，研究队伍也不断壮大.在科研领域，光钟、喷泉钟、星载钟、光纤时频传递等研究都取得了长足的进步，特别是在国际上首次实现了在轨运行的空间冷原子钟实验.在时频应用领域，我国完成或正在建设一系列对国民经济有重大影响的项目，例如，北斗三号卫星导航系统已经建成开通，国内的光纤时频网络正在建设，并且发展起了像成都天奥电子这样的专注于频标产品的上市公司.不过在时频研究的许多领域，我国与国际先进水平还有相当的差距.希望我辈中人夙兴夜寐、不懈努力，使我国在频标领域的研究全面达到国际先进水平.
本书在国际频标领域享有盛誉，是原子频标领域的教科书级的经典著作，可以作为相关领域的研究生教材和科研人员参考书.本书第１章概述了时间计量的发展和频标的研究内容;第２章介绍了频标信号的基本概念、信号调制及稳频方法;第３章介绍了频率信号的噪声特征、测量和评价方法;第４章介绍了晶振、微波腔、光学FP腔等常用的宏观振荡器，以及它们的特征和参数;第５章概述了原子、分子、离子等微观振荡器的性能特征及影响频移的因素;第６章介绍了原子和分子冷却与俘获等工作介质制备与探询的方法;第７章介绍了基准铯频标的种类、工作原理和性能指标;第８章介绍了其他类似的微波钟，包括主动氢钟、各种铷钟等;第９章介绍了光频标;第１０章介绍了离子阱频标的相关技术、种类及性能指标;第１１章介绍了光频合成的相关技术;第１２章介绍了时标和时间发布的各种方法，包括长波、全球卫星导航系统、甚长基线干涉等;第１３章介绍了高精度时频信息在基础研究和高技术领域的多个应用;第１４章介绍超越目前频标技术指标的各种可能的技术突破.
本书的作者FritzRiehle教授是国际时频领域的著名专家，德国联邦技术研究院(PTB)时频部门的负责人.作者对频标相关领域有着广泛而深入的了解，并且有着丰富的科研经历，所以才可以在本书中呈现出频标相关领域的全貌.另一方面，本书内容非常具体，通过许多实例将频标的原理与方法深入浅出地进行讲解，例如它以一套具体的激光稳频电路介绍了电路伺服系统(见２．４．２节)，因此读者阅读起来并不困难.对于想了解或学习频标相关知识和技术的科研人员而言，本书是的之一.华中科技大学出版社找到我们翻译这本书时，我们既深感荣幸，又有些忐忑，唯恐不能胜任.在翻译过程中，它也是一个不可多得的学习过程，我们通过本书的翻译受益良多.本书的序言、第１章、第５章、第９章、第１１章由徐震翻译，第２章、第４章、第１０章、第１２章、第１３章由魏荣翻译，第３章、第６章、第７章、第８章、第１４章由邓见辽翻译.特别感谢华中科技大学徐晓琦编辑在翻译时给与的帮助和指导.由于译者水平有限，翻译不当之处在所难免，欢迎广大读者批评指正.
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