一種超小型磁選態銫原子鐘

陳江，劉志棟，王驥，馬沛，郭磊，楊煒，成大鵬，楊軍，馬寅光，崔敬忠，涂建輝

（1.蘭州空間技術物理研究所，蘭州 730000；2.真空技術與物理重點實驗室，蘭州 730000）

0 引言

近年來，國內突破了小型銫原子鐘的制造工藝，成功開發出系列商用銫原子鐘[1-3]。商用銫鐘在短短幾年內便得到廣泛應用，部分產品甚至應用于艦船等復雜環境。

商用銫鐘的后續發展包括兩個方面。一是性能指標的提升和功能的完善，二是體積和重量的進一步減小。第一個方面是人們持續關注的焦點，第二個方面引起的關注相對較少，之所以如此是因為銫鐘的小型化往往伴隨著指標的下降[4-6]。然而在某些應用中，如復雜環境下的車載、艦載及機載等應用，更強調設備的便攜性，超小型銫鐘更具有優勢。

本文提出了一種超小型銫鐘，其結構與小型銫鐘LIP Cs-3000相同。LIP Cs-3000是目前國內體積最小的一款商用小型銫原子鐘，體積大約45 L。超小型銫鐘在繼承LIP Cs-3000結構的基礎上，同時對銫束管和頻標電路實行小型化。在銫束管的小型化方面，通過減小U型微波腔漂移區的距離，預計銫束管體積將減小23%；在頻標電路小型化方面，通過合并電路模塊和優化電路結構，預計電路體積減小48%。整機體積將減小40%。通過上述兩個方面的小型化，得到的超小型銫鐘的體積將為27 L。本文采用Monte Carlo方法對超小型銫原子鐘的性能進行了研究，結果表明這種銫鐘的Ramsey中心峰線寬為637 Hz，信號束流強度將增大36%。結合LIP Cs-3000的指標，我們估算了超小型銫鐘的Allan方差。……