摘要：随着飞秒光梳和超稳激光技术的发展,无论是基于晶格原子还是离子的光钟,因其不确定度指标已超越复现国际单位制秒定义的铯原子喷泉钟,而成为下一代秒定义最具影响力的候选方案。相较于探测原子数目较大而在稳定度占优势的光晶格钟,离子光钟受到的环境扰动更小因而准确度更高。镱离子光钟拥有两条成为次级秒定义的钟跃迁谱线,且囚禁时间长达数月,其八极跃迁谱线自然线宽在nHz量级。另外,镱离子的冷却、重泵、探测等激光均可通过半导体激光器直接获得,镱离子光钟系统具有更好的应用前景。本文着重介绍中国计量科学研究院搭建的镱离子光钟的物理和光学系统,采用端帽阱囚禁单离子,各频率激光通过光频梳实现锁定。

摘要：在工控机、NI相关板卡和外围自制电路的硬件基础上,利用LabVIEW开发了冷原子喷泉钟控制软件,实现冷原子喷泉钟的时序控制、信号采集和频率锁定。软件利用多重循环、事件驱动的队列状态机和生产者-消费者结构等设计,保证了界面控件响应迅速,程序扩展性好。

摘要：当铯喷泉钟的频率不确定度进入10-16量级时,需要考虑背景气体碰撞频移的不确定度贡献。在传统理论模型的基础上,结合NIM6铯喷泉钟的设计参数,计算和比较了上升段和下落段探测原子损耗与微波腔截止波导引入的原子损耗,提出对背景气体碰撞引发原子数损失的修正计算方法,给出NIM6铯喷泉钟背景气体碰撞频移不确定度为2.0×10-17。

摘要：紧锁喷泉钟是实现紧驾驭氢钟守时的频率基准装置,为适应守时要求,需要提升紧锁喷泉钟运行可靠性和稳定度。光学系统作为其最脆弱的系统组成,易受温度等环境因素的影响,导致原子云温度、原子数波动,恶化其频率稳定度。通过降低光高、减少光程、减少弹性调节架、合理布局光路,给出一种运用于紧锁喷泉钟的小型化光学系统。该系统利用波片偏振分光镜组合、竖置声光调制器、猫眼双次通过声光调制器等新设计,将所有光路装置集成在一块400 mm×600 mm的标准25 mm孔距光学平板上。利用泡沫包裹整个光学系统进行温度波动测试,当温度变化12℃时,其最长光路的光纤后光功率波动小于6.6%,有效提升了喷泉钟光学系统的紧凑性和稳定性。该小型化光学系统运用到紧锁铷喷泉钟上,实现了天原子波动数5.28%,喷泉钟频率天稳定度5.57E-16。