计量学报

作者：温智强, 云恩学, 孙思宇, 杨腾辉, 王弼松, 王雷刚, 罗鑫, 许进, 孙兵锋, 李文兵, 郝强

关键词：计量学,微波频综,相干布局囚禁原子钟,低相位噪声,残余频率稳定度,功率锁定

基金：国家自然科学基金(12173043)

相干布局囚禁（CPT）原子钟通过微波调制激光器产生相干双色激光，与原子体系相互作用获得极窄的CPT共振信号，实现本振频率的锁定。因微波调制在光上，省去了微波腔，可以实现原子钟的小型化甚至芯片化。在追求CPT原子钟芯片化同时，其频率稳定度极限也得到深入研究，目前高性能CPT原子钟的频率稳定度已达~2×10-13 τ -1/2（τ=1 ~10 000 s）的水平，但由于微波相位噪声及其功率起伏等因素，限制了CPT原子钟性能的进一步提升。针对此瓶颈，设计了1款功率锁定的3.417 GHz低相位噪声微波频综。实验结果表明，在频偏为1 Hz、10 Hz、100 Hz、1 kHz、10 kHz处，频综绝对相噪分别可达到-55.27 dBc/Hz、83.85 dBc/Hz、-110.4 dBc/Hz、-129.5 dBc/Hz、-132.5 dBc/Hz低噪声水平。根据交调效应，其对CPT原子钟1s 处的频率稳定度贡献仅为5.0×10-14。该频综链路的残余频率稳定度在1 s时达7.99×10-15，并在平均时间万秒以内，优于目前报道最好CPT原子钟指标1个量级以上。锁定后的微波功率稳定性在10 000 s时提升了5倍。

来源：2025年第2期

《计量学报》期刊编辑部

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