【中國科學報】新型銣原子鐘研究獲突破性進展

2021-01-15 中國科學院

記者1月6日從中科院上海光機所獲悉,由中科院院士王育竹領導的新型星載原子鐘課題組,首次利用基於磁光旋轉效應的正交偏振探測技術,探測氣泡式銣原子鐘的鐘躍遷信號,獲得了高達90%的超高對比度,抑制了散彈噪聲,極大提高了鍾躍遷信號的信噪比和原子鐘頻率穩定度。相關成果發表於國際期刊《光學快報》。

原子鐘是衛星導航定位系統(如美國的GPS和中國的北鬥系統)的核心部件之一。目前,各國廣泛採用光譜燈抽運的銣氣泡型原子鐘做衛星導航系統的星載鍾。但是,由於傳統銣氣泡型原子鐘利用了連續光抽運技術,存在光頻移。由於散彈噪聲的影響,原子鐘的中長期頻率穩定性不好。

採用正交偏振探測技術的脈衝光抽運銣原子鐘,則可以消除光頻移,使其頻率穩定度指標比被動氫原子鐘略高,並且具有體積小、重量輕的優點,是下一代導航系統的理想星載鍾。

據了解,國際上氣泡式銣原子鐘的躍遷信號都是利用吸收法探測,由於散彈噪聲的限制,獲得的鐘躍遷信號對比度最高不超過30%。正交偏振探測技術可將探測光的背影光強濾除,因此得以抑制散彈噪聲和雷射引入的噪聲,從而大幅提高原子鐘的頻率穩定度。

相關專家表示,在相同條件下,利用正交偏振探測技術獲得的以阿倫方差表徵的銣原子鐘頻率穩定度,比傳統的吸收探測技術提高一個數量級。

(原載於《中國科學報》 2013-01-08 第1版 要聞)

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