《逼近甚至突破散粒噪聲極限的原子鐘技術》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由鄧見遼擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：逼近甚至突破散粒噪聲極限的原子鐘技術
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：鄧見遼
- 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
原子鐘在衛星導航系統，物理量和基本物理常數精密測量等領域都有重要套用。散粒噪聲極限決定了原子鐘在理論上可能達到的頻率穩定度極限，但是由於微波相位噪聲和雷射噪聲對原子鐘頻率穩定度的貢獻遠遠大於散粒噪聲的貢獻，因此如何減小這兩項噪聲對頻率穩定度的影響使原子鐘頻率穩定度逼近散粒噪聲極限是原子鐘研究領域長期沒有解決的關鍵科學問題。本項目提出利用大頻率失諧的離共振光進行正交偏振探測進一步壓縮探測雷射噪聲；同時利用零死區時間原子鐘技術連續測量和補償本地振盪器的相位完全消除Dick效應，減小原子鐘頻率穩定度對微波相位噪聲的靈敏度，使原子鐘的頻率穩定度逼近光子散粒噪聲極限。最後探索利用偏振自旋轉效應產生的真空壓縮態光進行原子鐘躍遷譜線探測突破散粒噪聲極限的可能性。利用這些技術研製萬秒頻率穩定度力爭達到5E-15的POP原子鐘樣機。期望本項研究結果能為研製下一代衛星導航系統高性能星載原子鐘提供技術基礎。
結題摘要
課題組在POP原子鐘實驗平台上圍繞壓縮探測噪聲，提高原子鐘躍遷譜線信噪比和壓縮譜線寬度，最終最佳化POP原子鐘的閉環頻率穩定度的研究目標，開展了零死時間（ZDT）原子鐘，Ramsey線寬壓縮及短期頻率穩定度最佳化、基於塗石蠟吸收泡的POP原子鐘及POP原子鐘中長期頻率穩定度最佳化等研究工作，取得了一系列重要研究成果，主要包括：1.實現了ZDT原子鐘技術，完全消除了Dick效應，ZDT-POP原子鐘頻率穩定度在取樣時間為0.01s-1s內近似按照τ-1變化。2.通常脈衝原子鐘Ramsey條紋線寬只能達到1/2T，採用正交偏振探測技術將POP原子鐘的Ramsey線寬壓縮一半達到1/4T，短期頻率穩定度達到1.4×10-13 τ-1/2（1-100s），這一短期頻率穩定度已經達到國際上熱原子鐘的最高水平。3.開展了基於塗石蠟吸收泡的POP原子鐘研究，石蠟泡POP原子鐘的短期閉環頻率穩定度達到3.9×10-13τ-1/2，這一短期頻率穩定度比之前文獻報導的石蠟泡原子鐘的最好結果提高了一個數量級。4.開展了POP原子鐘中長期頻率穩定度最佳化，萬秒頻率穩定度達到4.7×10-15。通過本項目的實施，課題組掌握了逼近散粒噪聲極限的微波原子鐘技術，完成了POP原子鐘原理樣機的研製，其萬秒頻率穩定度達到了4.7E-15，為研製下一代衛星導航系統高性能星載原子鐘提供了技術基礎。
