據(jù)中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院消息，梅剛?cè)A研究團(tuán)隊(duì)研制的銣原子鐘，測得 9.0×10-14τ-1/2（1s~100s）的短期頻率穩(wěn)定度測量結(jié)果。這是銣原子鐘頻率穩(wěn)定度指標(biāo)首次進(jìn)入 10-14τ-1/2 量級。相關(guān)論文近日為國際權(quán)威期刊《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》上發(fā)表，并在 IEEE 官方網(wǎng)站先期刊出。

頻率穩(wěn)定度是原子鐘的核心指標(biāo)。為了進(jìn)一步改善銣原子鐘的頻率穩(wěn)定度，研究人員從提高原子信號信噪比、降低探尋微波的相位噪聲和抑制原子體系的環(huán)境敏感性三方面入手。物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的開槽管微波腔、內(nèi)徑為 40 mm 的大尺寸銣氣泡、高光譜純度抽運(yùn)光源和雙重濾光等新技術(shù)，將原子信號信噪比決定的頻率穩(wěn)定度提升到 4.7×10-14τ-1/2 水平。設(shè)計(jì)了一款低相噪頻率綜合器，將電路噪聲對銣鐘穩(wěn)定度的影響控制在 6.0×10-14τ-1/2 水平。

研究人員還利用密封箱實(shí)現(xiàn)物理系統(tǒng)與大氣環(huán)境的隔離，將大氣環(huán)境氣壓波動對銣鐘穩(wěn)定度的影響減小了一個數(shù)量級。基于以上技術(shù)，研制出新型銣原子鐘原理樣機(jī)。

銣原子鐘是目前市場占有率最高的原子鐘，廣泛用于衛(wèi)星導(dǎo)航、通信、電力、金融等國防和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。商用小型化銣鐘頻率穩(wěn)定度多在 10-11τ-1/2 到 10-12τ-1/2 水平。梅剛?cè)A團(tuán)隊(duì)的此項(xiàng)結(jié)果創(chuàng)造了銣鐘頻率穩(wěn)定度新的國際紀(jì)錄，而此前的國際紀(jì)錄也是由該團(tuán)隊(duì)保持，為我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研制的第三代星載銣原子鐘，頻率穩(wěn)定度為 7.0×10-13τ-1/2，是國際首款穩(wěn)定度為 10-13τ-1/2 量級的銣原子鐘。

此次技術(shù)突破，進(jìn)一步擴(kuò)大了我國銣原子鐘技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢，對于發(fā)展高品質(zhì)微波振蕩器技術(shù)、研制新一代北斗系統(tǒng)星載原子鐘具有重要意義。