天文新纪元全光纤铷原子喷泉守时钟国家授时中心的科技奇迹
近日，中国科学院国家授时中心的张首刚研究员带领的一支研发团队在铷原子喷泉守时钟的光学系统方面取得了重大创新。他们成功设计了一套全新的全光纤光学系统，这一系统能够显著降低对温度和振动环境变化的敏感性，从而确保了铷原子喷泉守时钟的连续运作不受影响。
为了克服传统自由空间光学系统中外腔半导体激光器和空间光学元件易受温度和振动影响所导致的问题，比如跳模、移位或形变等问题，导致整体运行中断，研发团队推出了全新的全光纤设计。这一改进极大地提高了铷喷泉钟的不间断运行时间。
通过采用一种特殊方法来增强铝气室中的温度，他们解决了重抽运激明MTS谱线信噪比低、无法锁定的难题；同时，利用直接激明频率调节技术，使得激明频率失谐量达到了170 MHz，从而解决了无法实现大的激明频率失谐量的问题；此外，他们研制出偏振消除比（PER）大于23 dB的高质量光纤器件，这有助于提高整个系统的功率稳定性。
实验结果显示，该全光纤电路在15天内保持4×10-3水平的激明功率稳定度，以及1.21×10-11水平的小波长频率稳定度。将这套新型电路应用于NTSC-RbF2这个特定的铼原子喷泉守时钟，并结合其三个关键子系统，最终获得具有1.0 Hz宽度、97%对比度Ramsey条纹图像。此外，当与氢钟作为本地参考进行配合使用时，该设备可以达到1.4×10-13t1/2级别的大幅度时间分辨性能，也即天文物理观测中的“天频”稳定度可达4.5×10-16级别。
图表展示了该全新技术在提升功能上所带来的巨大成效：图一为该全光纤电路结构示意图，而图二则是展示其功率稳定度（a）以及频率稳定度（b）的详细数据分析。在这两幅图片中，我们可以看到这一革命性的技术如何有效提升我们对宇宙精密计时能力的掌控力，为未来的天文学探索奠定坚实基础。
