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发布日期:2021年07月12日
能够运行10万年累计误差不到1秒
高性能小型化CPT原子钟在陕西问世

本报讯 (记者 霍强)7月5日,记者从位于西安市临潼区的中国科学院国家授时中心获悉:该中心张首刚研究员和云恩学研究员带领的原子钟研究团队研制出高性能小型化CPT(相干布居囚禁)原子钟,打破了高性能CPT原子钟难以实现小型化的瓶颈,可为深空探测、卫星导航、高速通信、火灾与地下搜救、潜航器导航等提供重要技术支撑。

基于光晶格的锶原子光钟稳定度可达E-19量级(相当于运行数百亿年累计误差不到1秒),但由于其体积过于庞大而不便于携带。科学家发现基于CPT的量子干涉效应,可以制造出小型化和微型化原子钟。目前的芯片级原子钟就是基于CPT原理,体积与火柴盒相当,已在无人机巡航、便携式北斗/GPS接收机、水下资源勘探等需要精密时间信号而又对体积、功耗、重量有严格限制的领域使用。但是,目前实现的芯片钟频率稳定度仅在3E-10@1s水平(相当于运行100年累计误差不到1秒),在需要更高精度时间信号的领域,还需要大幅提升其频率稳定度。

基于上述背景,国家授时中心原子钟研究团队提出了基于直接调制窄线宽半导体激光器和圆偏振CPT作用的方案,获得了国际一流的短期频率稳定度,能够实现CPT原子钟运行10万年累计误差不到1秒。尤为重要的是,使用该方案实现了CPT原子钟装置小型化,未来有望研制出芯片化的高性能CPT原子钟,能够在需要更高精度时间信号的领域发挥重要作用。

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