我国新型铷原子钟核心指标取得新突破，稳定度刷新国际纪录
2024-01-13 22:09IT之家 - 浩渺（实习） 6park.com
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IT之家 1 月 13 日消息，据中国科学院精密测量科学与技术创新研究院消息，梅刚华研究团队研制的铷原子钟，测得 9.0×10-14τ-1/2（1s~100s）的短期频率稳定度测量结果。这是铷原子钟频率稳定度指标首次进入 10-14τ-1/2 量级。相关论文近日为国际权威期刊《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》上发表，并在 IEEE 官方网站先期刊出。

IT之家从官方获悉，频率稳定度是原子钟的核心指标。为了进一步改善铷原子钟的频率稳定度，研究人员从提高原子信号信噪比、降低探寻微波的相位噪声和抑制原子体系的环境敏感性三方面入手。物理系统设计采用了具有自主知识产权的开槽管微波腔、内径为 40 mm 的大尺寸铷气泡、高光谱纯度抽运光源和双重滤光等新技术，将原子信号信噪比决定的频率稳定度提升到 4.7×10-14τ-1/2 水平。设计了一款低相噪频率综合器，将电路噪声对铷钟稳定度的影响控制在 6.0×10-14τ-1/2 水平。
研究人员还利用密封箱实现物理系统与大气环境的隔离，将大气环境气压波动对铷钟稳定度的影响减小了一个数量级。基于以上技术，研制出新型铷原子钟原理样机。
铷原子钟是目前市场占有率最高的原子钟，广泛用于卫星导航、通信、电力、金融等国防和经济领域。商用小型化铷钟频率稳定度多在 10-11τ-1/2 到 10-12τ-1/2 水平。梅刚华团队的此项结果创造了铷钟频率稳定度新的国际纪录，而此前的国际纪录也是由该团队保持，为我国北斗卫星导航系统研制的第三代星载铷原子钟，频率稳定度为 7.0×10-13τ-1/2，是国际首款稳定度为 10-13τ-1/2 量级的铷原子钟。
此次技术突破，进一步扩大了我国铷原子钟技术的领先优势，对于发展高品质微波振荡器技术、研制新一代北斗系统星载原子钟具有重要意