我國鍶原子光鐘關鍵技術研究取得進展

我國鍶原子光鐘關鍵技術研究取得進展
——“高準確度原子光學頻率標準儀的研制與開發”課題通過驗收
     12月10日，由中國計量科學研究院等4家單位共同承擔的“高準確度原子光學頻率標準儀的研制與開發”課題順利通過了國家質檢總局組織的專家驗收。該課題建立了鍶原子塞曼減速器和激光冷卻囚禁裝置，研制了寬帶鈦寶石飛秒光梳和鉺光纖光梳，完善了多個次級光學頻率標準，掌握了鍶原子光鐘和光纖光梳研究的一系列關鍵技術，為鍶原子光晶格鐘和光纖光梳的進一步研究奠定了技術基礎。
     據了解，該課題是是國家“十一五”科技支撐計劃重大項目“科學儀器設備研制與開發”項目中的一項，由中國計量科學研究院、中國科學院武漢物理與數學研究所、北京大學和國防科技大學等4家單位共同承擔。主要圍繞國際計量學時間頻率標準領域的熱點前沿方向——冷原子光鐘和飛秒光梳，開展鍶原子光晶格鐘、飛秒光梳和次級光學頻率標準3個子課題的研究。
       時間頻率作為一個重要的基本物理量，在國民經濟、大眾生活、國防建設和基礎科學研究中起著重要的作用。高準確度時間頻率基準鐘的研制，是保證國家時間頻率計量體系獨立完整性的關鍵，關系到國家的核心利益。與現行的銫原子鐘比較，光鐘具有實現更高準確度的潛力，被公認為下一代時間頻率基準。開展光鐘研究已成為近年來國際計量科學研究的新熱點，目前全球已有30多家單位開展此類研究。用光鐘替代現行的銫原子噴泉鐘來重新定義秒，可以顯著提高衛星導航系統的定位精度。
       據課題負責人中國計量科學研究院方占軍研究員介紹，光鐘主要包括冷原子光晶格鐘和單離子光鐘兩大類。經過3年的科技攻關，目前該課題組掌握了鍶原子光鐘和摻鉺光纖光梳研究的一系列關鍵技術，并實現了多項技術創新：研究建立了鍶原子塞曼減速器和激光冷卻囚禁裝置，首次實現461nm藍MOT；研制了窄線寬689nm外腔半導體激光器，初步實現689nm紅MOT，轉換效率達到20%；研制了摻Er+光纖飛秒激光振蕩器、放大和高非線性光纖擴譜裝置，在國內首次得到載波包絡頻移信號f0，信噪比40dB；完善了633nm、543nm、612nm和532nm次級光學頻率標準，建立了完整的光學頻率量值傳遞體系，等等。
       高準確度原子光學頻率標準儀的研制與開發課題的順利完成，為我國鍶原子光晶格鐘基準裝置的進一步研究、建立我國基于光鐘的新一代時間頻率計量體系奠定了理論和技術基礎，對于我國在2019年后秒的重新定義問題上爭得發言權和主動地位具有重要意義。