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原子钟研究进展及性能分析 认领 引用 被引量：1
1
作者 史田田 韩梦媛 +5 位作者 张佳 秦晓敏 关笑蕾 高勋 陈锐航 陈景标 《光学学报（网络版）》 2026年第1期1-17,共17页
原子钟是一种利用量子能级跃迁原理产生稳定且准确的时间频率标准的高精密设备,可为国际单位制定义、卫星导航定位、物理原理验证等工作提供基本设备保障。如何优化频率稳定度指标、提升高精度原子钟的连续运行能力是原子钟应用面临的... 原子钟是一种利用量子能级跃迁原理产生稳定且准确的时间频率标准的高精密设备,可为国际单位制定义、卫星导航定位、物理原理验证等工作提供基本设备保障。如何优化频率稳定度指标、提升高精度原子钟的连续运行能力是原子钟应用面临的关键问题。本文针对以上两个问题,首先详细介绍了微波原子钟(铯喷泉原子钟)、被动光钟(光晶格钟和离子光钟)和主流主动光钟的研究现状,分析其发展前景和存在问题。然后,综述了新型主动光钟方案结合漫反射激光冷却技术的研究进展:1)提出极低精细度的Fabry-Pérot腔和反共振激光理论,填补激光物理关于低精细度、反共振腔的理论空白,降低腔长热噪声对原子钟性能的影响;2)基于大尺寸漫反射激光冷却技术,结合较强原子跃迁的四能级方案,提高主动光钟受激辐射功率,突破冷原子主动光钟受限于脉冲型工作方式、输出功率低的难题。上述方案有望在新型原子钟领域取得重要突破,对提升技术指标、拓展高精度频率标准的应用范围、推进主动光钟在前沿物理领域的应用意义重大。 展开更多
关键词 原子钟 主动光钟 漫反射激光冷却 腔牵引抑制效应
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Progresses on Th-doped materials for solid-state nuclear clock 认领 引用
2
作者 Cheng-Chun Zhao Lin Li +5 位作者 Shan-Ming Li Qiao-Rui Gong Pei-Xiong Zhang Yin Hang Long-Sheng Ma Shi-Ning Zhu 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第2期109-120,共12页
The isomeric transition of thorium-229(229Th),as the only known laser-accessible nuclear transition,offers the possibility for the development of a new generation of optical clocks.Solid-state nuclear optical clock... The isomeric transition of thorium-229(229Th),as the only known laser-accessible nuclear transition,offers the possibility for the development of a new generation of optical clocks.Solid-state nuclear optical clock based on229Th-doped crystals or thin films has attracted much attention due to its potential advantages in high stability,miniaturization,and robustness.This paper reviews the research progress of solid-state nuclear optical clock materials,analyzes the preparation,defects,and properties of the candidate solid material systems for229Th,explores the influence of the local crystal environment on the nuclear transition,focuses on introducing the latest research results of crystal materials such as Th-doped CaF2and LiSrAlF6,and looks forward to the future development direction of this field.It could provide a reference for the material selection and optimization of solid-state nuclear optical clocks. 展开更多
关键词 thorium-229 optical clock Th-doped crystal Th-doped film
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离子光钟——未来秒定义修订的重要选择 认领 引用
3
作者 张升康 商浩森 +4 位作者 陈星 纪仟仟 韩蕾 孙婧昕 薛潇博 《导航定位与授时》 CSCD 2026年第2期1-17,F0002,共17页
时间是目前测量准确度最高、应用最为广泛的物理量之一。随着量子精密测量技术的发展,基于光学频率跃迁的光学原子钟在频率稳定度和系统不确定度方面已全面超越微波原子钟,被普遍认为是下一代“秒”定义的关键物理基础。其中,离子光钟... 时间是目前测量准确度最高、应用最为广泛的物理量之一。随着量子精密测量技术的发展,基于光学频率跃迁的光学原子钟在频率稳定度和系统不确定度方面已全面超越微波原子钟,被普遍认为是下一代“秒”定义的关键物理基础。其中,离子光钟依托单粒子量子囚禁体系,具有极低的环境敏感度和优异的长期运行特性,在系统小型化与工程化应用方面展现出潜在优势,已成为未来秒定义修订的关键选项。系统综述了离子光钟的基本工作原理、关键系统组成和性能评估方法,重点对比了Ca+,Sr+,Yb+,Al+,Hg+,In+和Lu+等代表性离子体系的研究进展,并对离子光钟的未来发展方向与应用前景进行了展望。 展开更多
关键词 离子光钟 光频标 秒定义 深空导航 量子精密测量
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基于光钟的精密测量研究进展 认领 引用
4
作者 卢晓同 曹进 常宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2026年第4期67-80,共14页
光钟作为新一代时间频率标准,通过将本地振荡器频率精准参考至光频原子跃迁频率,具备更高的频率准确度和稳定度.自21世纪初第一台全光学199Hg+光钟成功问世以来,光学原子钟在二十多年里实现了跨越式发展.当前顶尖光钟已实现10^(-... 光钟作为新一代时间频率标准,通过将本地振荡器频率精准参考至光频原子跃迁频率,具备更高的频率准确度和稳定度.自21世纪初第一台全光学199Hg+光钟成功问世以来,光学原子钟在二十多年里实现了跨越式发展.当前顶尖光钟已实现10-19量级的系统不确定度和频率稳定度,这一指标较传统微波原子钟提升了两个数量级以上,为基础物理研究和精密测量领域开辟了全新研究维度.本文系统综述了光钟的研究进展,包括中性原子光钟与离子光钟的性能突破、新型光晶格囚禁技术的应用以及系统误差抑制方法的创新;同时重点探讨了光钟在驾驭国际原子时、降低基本物理常数可能的变化速率上限、检验爱因斯坦等效性原理等精密测量领域的前沿应用,为后续光钟技术的发展与应用拓展提供参考. 展开更多
关键词 光钟 精密测量 计时水准测量 原子物理
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中国科学院国家授时中心原子喷泉钟研制 认领 引用
5
作者 阮军 王心亮 +9 位作者 张辉 刘丹丹 范思晨 白杨 管勇 施俊如 闫露露 聂帅 杨少杰 张首刚 《时间频率学报》 CSCD 2026年第1期29-39,共11页
原子喷泉钟在国家标准时间和国际原子时产生中起重要作用。阐述了原子喷泉钟的工作原理,理论分析了影响性能的物理机制,分析指出了本地振荡器噪声是限制频率稳定度的主要因素,腔相位分布频移和冷原子碰撞频移是限制频率不确定度的主要... 原子喷泉钟在国家标准时间和国际原子时产生中起重要作用。阐述了原子喷泉钟的工作原理,理论分析了影响性能的物理机制,分析指出了本地振荡器噪声是限制频率稳定度的主要因素,腔相位分布频移和冷原子碰撞频移是限制频率不确定度的主要因素。在此基础上介绍了中国科学院国家授时中心原子喷泉钟结构特点、工作参数和性能指标,其中铷原子喷泉钟NTSC-RbF1的频率天漂移率位于-4×10-17和7×10-17之间,自2022年10月起作为守时钟参与国际原子时的产生;铯原子喷泉钟NTSC-CsF2的B类频率不确定度为4.3×10-16,自2024年4月起作为基准钟日常驾驭国际原子时。最后介绍了液氮冷却微波腔、低温蓝宝石振荡器和全光纤光学系统等技术研究,旨在进一步提升原子喷泉钟的性能。 展开更多
关键词 原子喷泉钟 国际原子时 国家标准时间
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国家授时中心光晶格钟研究进展 认领 引用
6
作者 卢晓同 谭巍 常宏 《时间频率学报》 CSCD 2026年第1期40-49,共10页
光晶格钟在近20年获得了飞速的发展,其系统不确定度和稳定度均进入10-19量级,不仅是下一代“秒”定义的候选者之一,还在相对论测地学、基础物理研究和量子模拟等领域扮演着重要角色。近年来,中国科学院国家授时中心在光晶格钟领域取... 光晶格钟在近20年获得了飞速的发展,其系统不确定度和稳定度均进入10-19量级,不仅是下一代“秒”定义的候选者之一,还在相对论测地学、基础物理研究和量子模拟等领域扮演着重要角色。近年来,中国科学院国家授时中心在光晶格钟领域取得了一系列突破性进展,不仅将实验室光晶格钟的系统不确定度降低至1.96×10-18,成为当前国内指标最先进的光晶格钟之一,还首次在空间站上实现了87Sr光晶格原子的一级激光冷却。综述了国家授时中心光晶格钟研究进展,包括实验室87Sr光晶格钟的研究历程和最新进展、基于弗洛凯设计的光晶格钟的核心技术和研究成果,以及空间87Sr光晶格钟关键技术和最新成果。 展开更多
关键词 光晶格钟 光钟 空间光钟 光学频率标准
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英成功研制高精度便携式原子钟 认领 引用
7
作者 伍浩松 孟雨晨 《国外核新闻》 2026年第2期26-26,共1页
【英国国家物理实验室网站2026年1月8日报道】英国国家物理实验室(NPL)近日宣布成功研制出一种紧凑型原子喷泉钟,在实现小型化的同时保持极高计时精度。该装置体积仅为传统原子钟约5%,高度约80厘米,可人工携带,计时误差在数千万年内仅... 【英国国家物理实验室网站2026年1月8日报道】英国国家物理实验室(NPL)近日宣布成功研制出一种紧凑型原子喷泉钟,在实现小型化的同时保持极高计时精度。该装置体积仅为传统原子钟约5%,高度约80厘米,可人工携带,计时误差在数千万年内仅约一秒。相关研究成果已发表在近期出版的科技期刊《应用物理快报》(Applied Physics Letters)上。 展开更多
关键词 原子钟 原子喷泉钟 英国国家物理实验室 便携式
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Towards a229Th nuclear clock:Understanding nucleus–electron–environment interactions 认领 引用
8
作者 Yan-Ling Xu Hong-Yuan Zheng +3 位作者 Xi-Chen Yu Yong-Hui Zhang Ting-Yun Shi Li-Yan Tang 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第2期121-140,共20页
Recent advances in atomic optical clocks based on electronic transitions have achieved frequency uncertainties at the10-19level,enabling wide applications in testing variations of physical constants,exploring dark ... Recent advances in atomic optical clocks based on electronic transitions have achieved frequency uncertainties at the10-19level,enabling wide applications in testing variations of physical constants,exploring dark matter signatures,and enhancing precision metrology for position,navigation,and timing systems.To pursue higher-precision optical clocks,the development of nuclear optical clocks has emerged,with the229Th system distinguished by its unique low-lying isomeric state at~8.4 eV and a natural linewidth of approximately 100μHz,promising uncertainties below 10-19.The intrinsic insensitivity of nuclear transitions to external perturbations and their subatomic-scale spatial confinement provide significant advantages over electronic transitions in mitigating environmental shifts.Recent experimental breakthroughs include the excitation of the nuclear clock transition in solid-state229Th-doped crystals with spectral resolution at the k Hz level.However,critical challenges persist,particularly in implementing effective laser excitation schemes(e.g.,via the electronic bridge mechanism)and closed-loop quantum control in trapped ion systems.Addressing these requires comprehensive understanding of complex many-body interactions in229Th,encompassing electronic structure,nuclear deformation,hyperfine and field shift,and solid-state environmental coupling.This review synthesizes recent advancements in(i)the characterization of nuclear and atomic structures of the229Th nuclear clock,and(ii)precise evaluation and mitigation of external perturbations affecting the clock transitions.The analysis provides a solid theoretical and experimental foundation for optimizing229Th-based nuclear clock performance. 展开更多
关键词 229Th nuclear clock electronic bridge external field effects
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档案见证科学家精神:中国第一台原子钟的初心与攻坚 认领 引用
9
作者 何奇凡 邹儒楠 《北京档案》 北大核心 2026年第6期75-77,共3页
原子钟是当前全球精度最高的时间工具,在国家发展与安全领域具有不可替代的核心支撑作用。它不仅是北斗系统的“时间心脏”,亦是国防领域的“时间之刃”,更是民生领域的“时间基石”。目前,我国自主研制的原子钟性能稳居世界前列,为国... 原子钟是当前全球精度最高的时间工具,在国家发展与安全领域具有不可替代的核心支撑作用。它不仅是北斗系统的“时间心脏”,亦是国防领域的“时间之刃”,更是民生领域的“时间基石”。目前,我国自主研制的原子钟性能稳居世界前列,为国家发展与安全铸就坚实保障,是中国科技自立自强的重要成就。波谱学与量子电子学知名专家、我国量子频率标准研究奠基人之一——王义遒教授是我国“时间攻坚战”的早期开拓者。他带领团队从无到有,自主研制出我国第一台原子钟,开启了自主掌控“时间标尺”的征程。 展开更多
关键词 民生领域 原子钟 时间工具 国防领域 安全领域
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应用于积分球冷原子钟的全光纤光学平台 认领 引用
10
作者 方曌楷 屈求智 +2 位作者 董功勋 徐斌 张泽宇 《量子光学学报》 北大核心 2026年第3期60-68,共9页
本文设计了用于积分球冷原子钟的全光纤光学平台。主激光器通过调制转移光谱稳频的方式锁定到133Cs原子D2线超精细跃迁|6S1/2,F=3→|6P3/2,F'=4以提供重泵光,从激光器通过光学锁相的方式锁定到重泵光激光器并通过中央处理器... 本文设计了用于积分球冷原子钟的全光纤光学平台。主激光器通过调制转移光谱稳频的方式锁定到133Cs原子D2线超精细跃迁|6S1/2,F=3→|6P3/2,F'=4以提供重泵光,从激光器通过光学锁相的方式锁定到重泵光激光器并通过中央处理器控制参考信号实现主激光器移频,同时结合光纤光开关和光纤光衰减器最终实现冷却光、重泵光、抽运光和探测光等四路时序光场的生成。锁定后的主激光器在1 s内的频率稳定度为7.12×10-9,从激光器在1 s内的稳定度优于1.3×10-8,可调谐范围为±300 MHz。探测光功率在1 s内的稳定度为5.6×10-4。并通过时序场产生深度为45%的冷原子吸收凹陷,计算表明冷原子数约为3.92×106。与传统的空间冷原子钟光学系统相比,该平台减少了超过50%的组件数量,将对准时间从数周缩短至不到2 h,体积减小了85%(至约0.007 m3)。这种全光纤架构为冷原子钟及相关量子传感器提供了一种紧凑、稳健的解决方案。 展开更多
关键词 冷原子钟 全光纤光学系统 光学锁相 频率稳定 时序光场生成
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用于多波长激光稳频的双通道立方体参考腔 认领 引用
11
作者 唐颖 黄攀 +3 位作者 师婧然 张悦晨 朱强 熊转贤 《量子光学学报》 北大核心 2026年第2期54-65,共12页
随着高精度原子光钟性能的不断提升,其应用场景正从实验室向室外、空间等复杂环境拓展,研发小型化、集成化的光钟系统已成为当前时频领域的重要研究方向之一。针对原子光钟对多波长激光稳频的小型化、集成化需求,本文中研制了双通道立... 随着高精度原子光钟性能的不断提升,其应用场景正从实验室向室外、空间等复杂环境拓展,研发小型化、集成化的光钟系统已成为当前时频领域的重要研究方向之一。针对原子光钟对多波长激光稳频的小型化、集成化需求,本文中研制了双通道立方体参考腔系统,用于镱原子光钟冷却光、晶格光和回泵光的多波长激光稳频。为优化系统性能,通过有限元分析对参考腔结构设计优化,使其零膨胀温度逼近室温,并实现腔长与支撑压力的解耦。实验结果表明,参考腔零膨胀温度为21.7℃,锁定后的1112 nm和759 nm激光频率波动分别小于±20 kHz/d和±60 kHz/d,可以满足镱原子光钟的稳频技术要求,为镱原子光钟的工程化应用提供了关键技术支撑。 展开更多
关键词 多波长激光稳频 镱原子光钟 双通道立方体参考腔 有限元分析 零膨胀温度点
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锶冷原子光钟高通量冷原子束流系统研究 认领 引用
12
作者 黄懿辉 雷媛 +3 位作者 祁晋林 张新雨 王杰 武海斌 《量子光学学报》 北大核心 2026年第2期84-92,共9页
高通量冷原子束流是实现高精度锶冷原子光钟的关键技术之一。本文重点研究了准直、塞曼减速以及二维磁光阱偏转器等预冷却系统中关键组件的优化,通过系统调节准直光、塞曼减速光、二维磁光阱光及推送光的功率与失谐参数,并以主腔体三维... 高通量冷原子束流是实现高精度锶冷原子光钟的关键技术之一。本文重点研究了准直、塞曼减速以及二维磁光阱偏转器等预冷却系统中关键组件的优化,通过系统调节准直光、塞曼减速光、二维磁光阱光及推送光的功率与失谐参数,并以主腔体三维蓝磁光阱的装载率为评价指标,对冷原子束通量进行了优化与分析。针对塞曼减速模块,本文采用反射式光路替代传统的透射式窗片结构,有效避免了原子在窗片表面的凝结问题,无需高温加热即可保持光学通路的长期稳定性。此外,二维磁光阱偏转器的引入,不仅避免了原子炉黑体辐射频移对主腔体光钟不确定度的影响,还实现了原子束的光控开关和速度选择功能,抑制高温原子进入主腔所造成的原子碰撞,维持主腔的高真空环境。优化后的87Sr原子装载率为1.7×107原子s,88Sr原子装载率为2.2×108原子s,为实现高精度锶冷原子光钟奠定了可靠基础。 展开更多
关键词 锶原子光钟 冷原子束流 蓝磁光阱 装载率
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基于神经网络的CPT原子钟控制参数优化方法 认领 引用
13
作者 庞宇正 潘多 陈景标 《宇航计测技术》 CSCD 2026年第1期1-5,共5页
针对相干布局囚禁(Coherent Population Trapping,CPT)原子钟的比例积分微分(Proportional-Integral-Differential,PID)参数优化问题,提出一种基于神经网络的全局寻优方法。首先通过数学建模模拟CPT原子钟的微波锁定过程,使用数字PID控... 针对相干布局囚禁(Coherent Population Trapping,CPT)原子钟的比例积分微分(Proportional-Integral-Differential,PID)参数优化问题,提出一种基于神经网络的全局寻优方法。首先通过数学建模模拟CPT原子钟的微波锁定过程,使用数字PID控制算法实现频率稳定。采用蒙特卡洛方法生成10000组不同PID参数(Kp,Ki,Kd)的系统响应数据,构建包含输入层、两层隐藏层及输出层的全连接神经网络模型,以均方误差(Mean Squared Error,MSE)为性能指标,建立参数与性能的非线性映射关系。试验结果表明,优化后的PID参数(Kp=0.4960,Ki=0.0054,Kd=0.0016)使CPT原子钟的锁定时间从110 s缩短至30 s,提速73%;万秒Allan偏差(Allan Deviation,AD)提升1.5倍,验证了方法的有效性。与传统Ziegler-Nichols方法相比,神经网络通过全局映射避免了局部最优问题,且计算效率提升显著,为CPT原子钟的高性能控制提供了新途径。 展开更多
关键词 原子钟 比例积分微分控制 全连接神经网络 参数优化 微波锁定 频率稳定度
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300亿年误差不到1秒! 潘建伟等中国科学家获重要突破 认领 引用
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作者 吴长锋 《环境科学与管理》 CAS 2026年第3期4-4,共1页
(科技日报讯,记者吴长锋)记者6日从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟、戴汉宁、陈宇翱、彭承志等,成功将锶原子光晶格钟的稳定度和不确定度指标全面突破10-19量级,相当于300亿年的误差不超过1秒。相关成果于3月5日发表于国际计量领域核... (科技日报讯,记者吴长锋)记者6日从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟、戴汉宁、陈宇翱、彭承志等,成功将锶原子光晶格钟的稳定度和不确定度指标全面突破10-19量级,相当于300亿年的误差不超过1秒。相关成果于3月5日发表于国际计量领域核心期刊《计量学》。光钟的性能主要由稳定度与不确定度两大核心指标(均为数值越小则性能越优)衡量。 展开更多
关键词 潘建伟 稳定度 锶原子光晶格钟
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基于COMSOL Multiphysics的铷原子光钟C场线圈磁场均匀性优化研究 认领 引用
15
作者 刘诗佳 黄军超 +3 位作者 薛毅聪 陈晨 张亚飞 马明 《计测技术》 2026年第3期22-29,共8页
针对铷原子光钟直螺线管在有限尺寸约束下磁场均匀性不足的问题,基于COMSOL Multiphysics仿真软件,对置于磁屏蔽筒内的多段式C场线圈结构进行参数化建模研究,优化线圈分段数量、匝数密度等指标,提升中心轴线上目标区域的磁场均匀性。研... 针对铷原子光钟直螺线管在有限尺寸约束下磁场均匀性不足的问题,基于COMSOL Multiphysics仿真软件,对置于磁屏蔽筒内的多段式C场线圈结构进行参数化建模研究,优化线圈分段数量、匝数密度等指标,提升中心轴线上目标区域的磁场均匀性。研究结果显示:优化后,五段式线圈[80,120]mm区域的磁场非均匀度降至0.078%;七段式线圈[80,120]mm区域的磁场非均匀度降至0.033%。本研究为实现铷原子光钟有限空间内的高均匀性C场提供了重要技术借鉴。 展开更多
关键词 铷原子光钟 C场线圈 磁场均匀性 COMSOL Multiphysics软件 多段式线圈 有限空间 建模分析 参数优化
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国产主动型氢原子钟国际守时性能分析 认领 引用
16
作者 张然 袁媛 +2 位作者 杨帆 王瑞皓 谭杰 《宇航计测技术》 CSCD 2026年第3期7-12,共6页
主动型氢原子钟作为守时型原子钟,在国际时间尺度的产生与保持中发挥着重要作用。自2014年国际权度局(International Bureau of Weights and Measures,BIPM)修改权重计算方法后,氢原子钟的权重占比持续提升。随着国产主动型氢原子钟的... 主动型氢原子钟作为守时型原子钟,在国际时间尺度的产生与保持中发挥着重要作用。自2014年国际权度局(International Bureau of Weights and Measures,BIPM)修改权重计算方法后,氢原子钟的权重占比持续提升。随着国产主动型氢原子钟的技术迭代进步,有必要开展国产主动型氢原子钟参与国际守时的性能评估,对提升国产原子钟在协调世界时产生与保持中的贡献度具有战略意义。首先介绍了主动型氢原子钟在国际标准时间产生中起到的主要作用,继而以频率稳定度和“可预测性”作为主要评估参数,对国产主动型氢原子钟参与国际守时的性能开展评估。评估结果显示,国产主动型氢原子钟的日频率稳定度优于1E-15,长期稳定度优于5E-16,与国际同类产品性能相当,而“可预测性”仍存在可提升空间,后续需进一步优化提升,进一步巩固并提升我国在国际标准时间体系中的影响力与话语权。 展开更多
关键词 氢原子钟 协调世界时 频率稳定度 可预测性
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低成本铷原子钟校频设备的设计与研究 认领 引用
17
作者 孙峰刚 王宏风 袁栋武 《舰船电子工程》 2026年第1期200-203,共4页
海军现有铷原子钟装机数量大,单机价格昂贵,在使用过程中受使用时长、恶劣环境等因素影响,会出现不同程度的老化,使用一段时间后需校频才能继续使用,否则只能报废换新,造成较大的浪费。论文旨在设计一套利用北斗卫星导航信号的低成本铷... 海军现有铷原子钟装机数量大,单机价格昂贵,在使用过程中受使用时长、恶劣环境等因素影响,会出现不同程度的老化,使用一段时间后需校频才能继续使用,否则只能报废换新,造成较大的浪费。论文旨在设计一套利用北斗卫星导航信号的低成本铷原子钟校频设备,探讨其设计原理、实现过程等,结果表明,新设计的设备能够实现对海军现有铷原子钟进行校频,且效果显著。 展开更多
关键词 北斗 铷原子钟 校频
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液氮低温钙离子光钟的宏运动与附加微运动研究 认领 引用 被引量：1
18
作者 马子晓 张宝林 +2 位作者 黄垚 高克林 管桦 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2025年第9期168-176,共9页
在离子光钟实验系统中,离子的运动效应是衡量一套光钟性能的主要指标之一,是目前限制各类不同离子光钟具有更低不确定度的关键影响因素.在第一套液氮低温钙离子光钟的基础上(2022 Phys.Rev.Appl.17034041),我们研制了新一套液氮钙离子... 在离子光钟实验系统中,离子的运动效应是衡量一套光钟性能的主要指标之一,是目前限制各类不同离子光钟具有更低不确定度的关键影响因素.在第一套液氮低温钙离子光钟的基础上(2022 Phys.Rev.Appl.17034041),我们研制了新一套液氮钙离子光钟的物理系统,并对其离子囚禁装置进行了较大改进,主要包括以下两方面:通过引入射频电压的主动稳定装置,将液氮低温钙离子光钟的径向宏运动频率的长期漂移抑制到了小于1kHz水平;通过改进离子阱鞍点位置剩余电压的补偿方案,进一步将液氮低温钙离子光钟中附加微运动造成的频移抑制至小于1.0×10-19.这些改进有助于提升离子的冷却效率与提高离子温度的评估精度.通过对宏运动红蓝边带的测量,精确评估了Doppler冷却后离子的振动平均声子数,对应的离子温度为0.78 mK,接近Doppler冷却极限.此外,稳定的宏运动频率为下一步在液氮低温钙离子光钟上实施三维边带冷却创造了良好条件,也为推动液氮低温钙离子光钟的系统不确定度进一步降低至10-19量级打下了基础. 展开更多
关键词 钙离子光钟 低温 宏运动 附加微运动
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微波功率锁定的高性能CPT原子钟频综 认领 引用 被引量：1
19
作者 温智强 云恩学 +8 位作者 孙思宇 杨腾辉 王弼松 王雷刚 罗鑫 许进 孙兵锋 李文兵 郝强 《计量学报》 CSCD 北大核心 2025年第2期267-273,共7页
相干布局囚禁(CPT)原子钟通过微波调制激光器产生相干双色激光,与原子体系相互作用获得极窄的CPT共振信号,实现本振频率的锁定。因微波调制在光上,省去了微波腔,可以实现原子钟的小型化甚至芯片化。在追求CPT原子钟芯片化同时,其频率稳... 相干布局囚禁(CPT)原子钟通过微波调制激光器产生相干双色激光,与原子体系相互作用获得极窄的CPT共振信号,实现本振频率的锁定。因微波调制在光上,省去了微波腔,可以实现原子钟的小型化甚至芯片化。在追求CPT原子钟芯片化同时,其频率稳定度极限也得到深入研究,目前高性能CPT原子钟的频率稳定度已达~2×10-13τ-1/2(τ=1~10000 s)的水平,但由于微波相位噪声及其功率起伏等因素,限制了CPT原子钟性能的进一步提升。针对此瓶颈,设计了1款功率锁定的3.417 GHz低相位噪声微波频综。实验结果表明,在频偏为1 Hz、10 Hz、100 Hz、1 kHz、10 kHz处,频综绝对相噪分别可达到-55.27 dBc/Hz、83.85 dBc/Hz、-110.4 dBc/Hz、-129.5 dBc/Hz、-132.5 dBc/Hz低噪声水平。根据交调效应,其对CPT原子钟1s处的频率稳定度贡献仅为5.0×10-14。该频综链路的残余频率稳定度在1 s时达7.99×10-15,并在平均时间万秒以内,优于目前报道最好CPT原子钟指标1个量级以上。锁定后的微波功率稳定性在10000 s时提升了5倍。 展开更多
关键词 计量学 微波频综 相干布局囚禁原子钟 低相位噪声 残余频率稳定度 功率锁定
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原子钟技术发展与“秒”定义变革 认领 引用 被引量：2
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作者 陈伟亮 刘昆 +3 位作者 戴少阳 郑发松 左娅妮 房芳 《计测技术》 2025年第2期5-25,共21页
介绍了用作频率标准的高性能冷原子钟的发展现状,阐述了喷泉钟与光钟的基本原理、性能指标、在计量和其他领域的应用及发展趋势,分析了原子钟技术发展对“秒”定义变革的影响,探讨了“秒”定义变革的路径和现状。指出可通过提升相干作... 介绍了用作频率标准的高性能冷原子钟的发展现状,阐述了喷泉钟与光钟的基本原理、性能指标、在计量和其他领域的应用及发展趋势,分析了原子钟技术发展对“秒”定义变革的影响,探讨了“秒”定义变革的路径和现状。指出可通过提升相干作用时间、降低原子温度、优化不确定度评估策略等方式提升原子钟性能,提出通过时空一体化测量、优化引力红移评估手段、建立高水平洲际远程比对链路等方式,进一步提升原子钟的不确定度水平及扩大应用范围。 展开更多
关键词 原子钟 喷泉钟 光钟 不确定度 秒定义
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