[00137409]提升原子喷泉钟短期稳定度相关研究

铯原子喷泉钟是现行秒定义的复现装置,是驾驭国际原子时的基准装置。现有绝大部分的铯原子喷泉钟是以氢钟或者超稳晶振做为本振,但是受到本振稳定度的限制,喷泉钟的短期稳定度只能达到10-13量级。受到短期稳定度的现在,喷泉钟的不确定度评定需要较长的时间。光钟是下一代秒定义的基准装置,为了秒定义的顺利变更,使用喷泉钟测量光钟绝对频率是现阶段的重要工作之一。由于光钟的稳定度指标较高,现有的喷泉钟受到短期稳定度限制需要很长时间,这对光钟的来说是个极大的挑战。本项目在研制的超稳微波的基础上,进一步将超稳微波信号应用于喷泉钟,并且通过优化喷泉钟的探测系统,提升了喷泉钟短期稳定度指标,缩短了喷泉钟的自评定时间,也为喷泉钟测量光钟绝对频率提供了支撑。 本项目实现了光纤飞秒光学频率梳的锁定,获得的微波信号的短期稳定度极高的超稳微波信号,再通过频率转换锁频技术获得100MHz超稳微波信号,100MHz频率信号的短期稳定度优于1E-14,并且通过周期性频率补偿技术实现了将氢钟的长期稳定度传递到超稳微波上。以此100MHz频率为本振信号,实现了超稳微波源伺服喷泉钟,并且使得喷泉钟的短期稳定度降低一半,达到喷泉钟的量子噪声极限。通过对喷泉钟探测系统中荧光收集系统及探测电路的优化,实现了喷泉钟探测信噪比的提高,最终使得喷泉钟的短期稳定度提升一倍,达到5E-14。