北京大學小型化光抽運熱、冷銫束原子鐘研究進展

陳徐宗，賀軒，袁志超，謝偉濱，陳楠，熊擇正，方聲偉，王青，齊向暉

(北京大學 量子電子學研究所，北京 100871)

0 引言

銫束原子鐘是目前世界上最重要的守時型原子鐘之一[1]。1950年，N.Ramsey[2]提出了分離振蕩場技術，催生了銫束原子鐘。自從誕生以來，它們廣泛地應用在長期守時、導航定位以及軍事和科研等領域[3]。與銣鐘、氫鐘等其他商業化的原子鐘相比，銫束原子鐘的優勢在于它的長期穩定度。小型化的銫束原子鐘可以分為磁選態銫束原子鐘、光抽運銫束原子鐘和新型冷原子銫束原子鐘。國內外很多科研小組和公司都致力于小型化銫束原子鐘的研究，誕生了一系列的科研成果或產品。北京大學光抽運銫束原子鐘小組一直致力于發展連續式的光抽運銫束原子鐘的關鍵技術，近些年來也取得了良好的進展。本文將回顧國內外銫束原子鐘研究的方向和進展，著重介紹北京大學光抽運銫束原子鐘小組的研究進展，并將這些研究成果和產品進行比較。

1 國內外銫束原子鐘進展回顧

最早發展的銫束原子鐘是磁選態的銫束原子鐘，而直至目前市面上最成功的銫束原子鐘產品是5071A，它是最經典的磁選態銫束原子鐘產品，誕生于1992年，由HP公司開發。目前5071A優質管的短期穩定度為8.5×10-12/τ1/2，長期穩定度優于1×10-14[4]。

隨著激光技術的發展，光抽運銫束原子鐘的概念應運而生[5]。利用激光抽運制備原子態的方法，可以提升銫原子束流的有效利用率，從而提升銫束原子鐘的信噪比，得到更高的穩定度，更有效的原子利用率也會提升光抽運銫束原子鐘的預期壽命。……