原子鐘，目前世界上最準(zhǔn)確的計時工具。來自中科院上海光學(xué)精密機械研究所的研究人員，在脈沖光抽運(POP)原子鐘中長期頻率穩(wěn)定度方面取得重要進(jìn)展。經(jīng)過優(yōu)化，我國的POP原子鐘萬秒頻率穩(wěn)定度達(dá)到4.7×10-15(10的-15次方),與目前國際上最高水平的POP原子鐘相當(dāng)。相關(guān)研究成果作為編輯精選文章近日發(fā)表于《科學(xué)儀器評論》雜志上。
原子鐘是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的核心部件之一，原子鐘的性能決定了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位和授時精度。POP原子鐘使用銣原子基態(tài)超精細(xì)能級躍遷作為“鐘擺”來產(chǎn)生高穩(wěn)定度的頻率信號。相比空間冷原子鐘，POP原子鐘具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點，在衛(wèi)星導(dǎo)航、高速通信及精密光譜等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用前景。
“POP原子鐘雖然應(yīng)用前景被看好，但是其共振頻率易受其他參數(shù)影響。POP原子鐘中長期頻率穩(wěn)定度的優(yōu)化一直是個難題。”中科院上海光機所副研究員鄧見遼說。
在中科院院士王育竹開創(chuàng)的光抽運氣泡原子鐘研究基礎(chǔ)上，研究人員采取了一系列措施，提高激光的頻率和功率穩(wěn)定性，減小氣壓效應(yīng)對原子鐘頻率穩(wěn)定度的影響，減小溫度相關(guān)緩沖氣體頻移的影響，提高原子鐘伺服控制系統(tǒng)的精度和可靠性，最終將POP原子鐘萬秒頻率穩(wěn)定度優(yōu)化到4.7×10-15(10的-15次方)，達(dá)到國際最高水平。
鄧見遼表示，迄今為止，國際上關(guān)于POP原子鐘中長期頻率穩(wěn)定度的相關(guān)研究成果較少，此項研究成果為提高氣泡原子鐘中長期頻率穩(wěn)定度提供了新的可行方案。同時，這標(biāo)志著我國掌握了高精度氣泡原子鐘的關(guān)鍵技術(shù)，在進(jìn)一步解決物理系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)小型化和可靠性的基礎(chǔ)上，有望研制出高性能氣泡原子鐘工程樣機。(記者 陸成寬)
關(guān)鍵詞： 脈沖光抽運原子鐘
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