科研进展全光纤铷原子喷泉守时钟光学系统诞生引领时间精确度新纪元
近日，中国科学院国家授时中心的张首刚研究员团队在铷原子喷泉守时钟领域取得了重大突破。他们成功研制了一套全光纤铷原子喷泉守时钟的光学系统，这一创新设计显著降低了对环境温度变化的敏感性，从而确保了铷原子喷泉守时钟持续稳定运行。
为了解决传统自由空间光学系统易受温度和振动影响的问题，比如外腔半导体激光器和空间光学元件可能发生跳模、移位或形变导致中断运行，研发人员推出了全光纤技术。这不仅提高了不间断运行时间，还增强了整个系统的抗干扰能力。
通过巧妙地提升铝气室温度，以克服重抽运激光MTS谱线信噪比低难题，并采用直接激光频率调节技术，使得激光频率失谐量达到170 MHz，从而解决了无法实现大的激光频率失谐量问题。此外，他们还开发了一款偏振消去比（PER）大于23 dB高性能的单模多模式转换器件，为功率稳定性提供坚实保障。
实验结果表明，该全光纤系统在15天内维持着4×10^-3 的极低激力功率波动，以及1.21×10^-11 的精细频率稳定度。将这一技术应用于铼原子喷泉守时钟NTSC-RbF2，并与其三个关键子系统紧密结合，获得了一个具有1.0 Hz半高宽度、97%对比度Ramsey条纹图样。此外，当以氢钟作为本地振荡源，与NTSC-RbF2配合使用后，其天频率稳定度达到了令人瞩目的4.5×10^-16 水准。
此项成果不仅为科学界带来了新知，也为未来精密时间keeping技术提供了一定的理论基础与实际操作指导。在此基础上，将继续深化研究，为更先进、高效的地球际同步计时服务奠定坚实基础。
