1、在精密測量實驗中，頻率作為準確度最高的物理量，帶動了現(xiàn)代基礎(chǔ)測量、高速通信系統(tǒng)、導航和雷達系統(tǒng)等領(lǐng)域的發(fā)展。低溫藍寶石振蕩器由于具有超高短期穩(wěn)定性和極低相位噪聲，使其可用于深空探測、基礎(chǔ)物理研究等對頻率源精度有著苛刻要求的場合。當前擁有世界紀錄的低溫藍寶石振蕩器的最高頻率穩(wěn)定度在積分時間為32s時可實現(xiàn)2.4×10-16，相位噪聲高達-100dBc/Hz（載波為10GHz，偏置頻率1Hz）。而其頻率穩(wěn)定度的預測值在10-104s積分時間

2、段內(nèi)可實現(xiàn)3×10-18。該性能與光鐘的水平相當，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加牢靠、更易搭建且費用更低。為探究和突破當前低溫藍寶石振蕩器性能的限制，本人主要負責搭建系統(tǒng)，同時探究不同限制因素對系統(tǒng)性能的影響水平。該論文主要討論了用于維持藍寶石振蕩器振蕩的外圍電子鏈路部分。
　　室溫藍寶石振蕩器的搭建為低溫實驗進行了預熱，幫助熟悉搭建整個流程并訓練核心技能。實驗室搭建的帶有反饋控制的室溫藍寶石振蕩器在外界溫度較高和濕度較大的條件下，穩(wěn)定度在積分時

3、間為0.2s時為6×10-11，僅次于西澳大利亞大學在1995年所得實驗結(jié)果的4倍。若對實驗環(huán)境進行穩(wěn)定和控制，采用相同的設計，其性能將進一步提高。與室溫下相比，低溫藍寶石振蕩器的Q值可提高至少三個量級，這使得藍寶石諧振腔溫度和入射到腔體的微波功率更易于進行反饋控制，且便于實施Pound鎖頻系統(tǒng)。但因受限于測量系統(tǒng)中超低相噪信號源（參考源）的本底噪聲水平，搭建的低溫藍寶石振蕩器在0.03-1s的積分時間內(nèi)，頻率穩(wěn)定度僅為1×10-12；

4、相位噪聲在1Hz偏置頻率處為-48dBc/Hz。
　　為促使低溫藍寶石振蕩器的性能實現(xiàn)預測值，需要尋找和研究新的限制因素。通常，低溫藍寶石振蕩器包括兩種：一種是基于液氦系統(tǒng)，另外一種是無液氦系統(tǒng)。研究表明，采用不同的低溫系統(tǒng)冷卻同一個藍寶石諧振腔會對低溫藍寶石振蕩器的性能產(chǎn)生影響。受此啟發(fā)，來自無液氦制冷機的機械振動可能是新的限制因素。采用高精度的有限元分析方法，驗證了這一猜想。為降低機械振動帶來的本底噪聲，可降低源頭的機械振動水