近日，由中國計(jì)量科學(xué)研究院等單位共同承擔(dān)的“高準(zhǔn)確度原子光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)儀的研制與開發(fā)”課題，順利通過了國家質(zhì)檢總局組織的專家驗(yàn)收。該課題建立了鍶原子塞曼減速器和激光冷卻囚禁裝置，研制了寬帶鈦寶石飛秒光梳和鉺光纖光梳，完善了多個(gè)次級光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)，掌握了鍶原子光鐘和光纖光梳研究的一系列關(guān)鍵技術(shù)，為鍶原子光晶格鐘和光纖光梳的進(jìn)一步研究奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
 
　　據(jù)了解，該課題是國家“十一五”科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目“科學(xué)儀器設(shè)備研制與開發(fā)”項(xiàng)目中的一項(xiàng)，由中國計(jì)量科學(xué)研究院、中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所、北京大學(xué)和國防科技大學(xué)等4家單位共同承擔(dān)。該課題主要圍繞國際計(jì)量學(xué)時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿方向——冷原子光鐘和飛秒光梳，開展鍶原子光晶格鐘、飛秒光梳和次級光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)子課題的研究。
 

“高準(zhǔn)確度原子光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)儀的研制與開發(fā)”課題通過驗(yàn)收

時(shí)間頻率作為一個(gè)重要的基本物理量，在國民經(jīng)濟(jì)、大眾生活、國防建設(shè)和基礎(chǔ)科學(xué)研究中起著重要作用。高準(zhǔn)確度時(shí)間頻率基準(zhǔn)鐘的研制，是保證國家時(shí)間頻率計(jì)量體系獨(dú)立完整性的關(guān)鍵，關(guān)系到國家的核心利益。與現(xiàn)行的銫原子鐘比較，光鐘具有實(shí)現(xiàn)更高準(zhǔn)確度的潛力，被公認(rèn)為下一代時(shí)間頻率基準(zhǔn)。開展光鐘研究已成為近年來國際計(jì)量科學(xué)研究的新熱點(diǎn)，目前全球已有30多家單位開展此類研究。用光鐘替代現(xiàn)行的銫原子噴泉鐘來重新定義秒，可以顯著提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。
 
　　據(jù)課題負(fù)責(zé)人中國計(jì)量科學(xué)研究院研究員方占軍介紹，光鐘主要包括冷原子光晶格鐘和單離子光鐘兩大類。經(jīng)過3年的科技攻關(guān)，目前該課題組掌握了鍶原子光鐘和摻鉺光纖光梳研究的一系列關(guān)鍵技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新：研究建立了鍶原子塞曼減速器和激光冷卻囚禁裝置，首次實(shí)現(xiàn)461nm藍(lán)MOT；研制了窄線寬689nm外腔半導(dǎo)體激光器，初步實(shí)現(xiàn)689nm紅MOT，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到20%；研制了摻鉺+光纖飛秒激光振蕩器、放大和高非線性光纖擴(kuò)譜裝置，在國內(nèi)首次得到載波包絡(luò)頻移信號f 0，信噪比40dB；完善了633nm、543nm、612nm和532nm次級光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)，建立了完整的光學(xué)頻率量值傳遞體系等等。
 
　　高準(zhǔn)確度原子光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)儀的研制與開發(fā)課題的順利完成，為我國鍶原子光晶格鐘基準(zhǔn)裝置的進(jìn)一步研究、建立我國基于光鐘的新一代時(shí)間頻率計(jì)量體系奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)，對于我國在2019年后秒的重新定義問題上爭得發(fā)言權(quán)和主動(dòng)地位具有重要意義。