原子鐘，目前世界上最準確的計時工具。來自中科院上海光學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定度方面取得重要進展。經過優化，我國的POP原子鐘萬秒頻率穩定度達到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。相關研究成果作為編輯精選文章近日發表于《科學儀器評論》雜志上。
原子鐘是衛星導航系統的核心部件之一，原子鐘的性能決定了衛星導航系統的定位和授時精度。POP原子鐘使用銣原子基態超精細能級躍遷作為“鐘擺”來產生高穩定度的頻率信號。相比空間冷原子鐘，POP原子鐘具有結構簡單、體積小、重量輕、頻率穩定度高等優點，在衛星導航、高速通信及精密光譜等基礎研究領域具有非常重要的應用前景。
“POP原子鐘雖然應用前景被看好，但是其共振頻率易受其他參數影響。POP原子鐘中長期頻率穩定度的優化一直是個難題。”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的光抽運氣泡原子鐘研究基礎上，研究人員采取了一系列措施，提高激光的頻率和功率穩定性，減小氣壓效應對原子鐘頻率穩定度的影響，減小溫度相關緩沖氣體頻移的影響，提高原子鐘伺服控制系統的精度和可靠性，最終將POP原子鐘萬秒頻率穩定度優化到4.7×10-15(10的-15次方)，達到國際最高水平。
鄧見遼表示，迄今為止，國際上關于POP原子鐘中長期頻率穩定度的相關研究成果較少，此項研究成果為提高氣泡原子鐘中長期頻率穩定度提供了新的可行方案。同時，這標志著我國掌握了高精度氣泡原子鐘的關鍵技術，在進一步解決物理系統、光學系統和控制系統小型化和可靠性的基礎上，有望研制出高性能氣泡原子鐘工程樣機。(記者 陸成寬)
關鍵詞： 脈沖光抽運原子鐘
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