[00117801]微型铷原子频标腔泡系统研究

在我国,小型化铷钟研究进程正逐步推进,其中北京大学、厦门大学、航天五院 504 所、中国科学院武汉物理与数学研究所、四川星华时频技术有限公司、航天二院 203所等均开展了相关研究。目前,中国科学院武汉物理与数学研究所已研发出外形尺寸为 77×76×36.5（mm）,约 214mL的小型铷原子频标 WR-1011并已批量生产;在 WR-1011 的基础上,又研发出超小体积的铷原子频标 WR-2096[17],其外形尺寸 70×70×20（mm） 约 98mL,可直接安装在 0.5U标准工业机箱内。但具有更广泛应用空间与前途的微型铷 原子频标（体积小于 50mL,厚度小于 18mm）在国内仍处于研究空白。在这种背景下, 实现铷原子频标的超小型化已是一项十分迫切的任务。 在本项目中,以铷原子频标物理系统关键部件—腔泡系统为研究对象,通过理论分析解析影响铷原子频标微型化的各个关键限制因素,探索金属腔、集成滤光泡等核心部 件微型化方法,最后通过仿真及系列试验,实现一种体积不大于 4mL,适合于微型铷原子频标的超小型微波腔。为铷原子频标微型化奠定基础,拓宽铷原子频标在国防及民用 通信领域使用范围;提高通信系统,特别是移动通信系统同步精度及通讯速率。 本项目中采用的关键技术主要有以下两点： ①提出了一种新的介质填充结构,微波场型采用非标准型的 TE111模,并采用异形 金属扰动,在大大减小腔泡系统的尺寸的情况下使得共振区域的微波磁场最强; ②利用高导磁材料做腔省去了专门金属材料微波腔,使得微波腔结构简化、体积减小,屏蔽效果好。实现 4mL 的超小型腔泡系统不是简单的体积上压缩,而是需要研究出一系列新方案攻克关键技术难点,内容涉及到热结构、电磁结构以及机械结构的全面革新,受整机 高度（＜18mm）和体积（＜50mL）的限制,作为整机内部体积最大的部分和发生“光微波”双共振的地方,腔泡系统的成功与否直接决定了整机的成败,其创新点在于研制 出行之有效的方法在不影响信噪比的情况下能够压缩腔泡系统的体积,降低功耗。 已经形成铷原子频标整机,正在试用阶段。 暂时没有发现什么问题无