被動型微波原子鐘鐘躍遷譜線測量技術研究

趙春勃，張榮彥，張強，杜二旺，賀玉玲，蒙艷松

（1.中國空間技術研究院 西安分院，西安 710100；2.空間微波技術重點實驗室，西安 710100）

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被動型微波原子鐘包括銣原子鐘、銫原子鐘、被動型氫原子鐘、離子微波鐘等，其具有穩定度好、可靠性高、體積小以及重量輕等特點，作為時間頻率標準被廣泛應用到衛星導航、編隊飛行衛星、地面授時、計量守時以及關系到國計民生的諸多重要部門和領域，成為我國科技、經濟、軍事和社會進步的重要支撐。

根據量子力學基本原理可知[1]，理想的原子、離子或者分子具有只依賴于基本物理常數的離散量子態，不同量子態之間的躍遷會伴隨著輻射或者吸收相應能量的電磁信號，該躍遷信號在頻域表現為極其穩定的頻率，線寬窄且具有特定線型的躍遷曲線，因此可以被用作頻率參考標準。被動型微波原子鐘是以通過處于微波電磁波段的原子超精細能級躍遷譜線作為頻率參考，利用伺服電路系統使本地晶振頻率鎖定在鐘躍遷頻率附近的一種精密儀器。因此，對于被動型微波原子鐘研制來說，一個核心任務就是如何高效精確地提取、測量原子鐘鐘躍遷譜線，從而為進一步優化物理環境參數奠定基礎。

本文以通用高性能儀器為基礎成功建立了擴展型強的原子鐘譜線測量系統，該系統能夠實現對銣原子鐘、銫原子鐘、被動型氫原子鐘以及汞離子鐘鐘躍遷譜線的精密測量，為新型微波原子鐘的快速開發提供技術支撐。……