780纳米铷原子光钟

1秒不稳定度1.91×10⁻¹³

采用调制转移光谱技术稳定激光频率，消除多普勒背景，在780 nm波长下实现高信噪比与高灵敏度，为便携式光钟提供新途径

Chen, Zhendong · 刘天宇 · Ruoao, Yang · Qiaohui, Yang · Ya, Wang · Jie, Miao · Jingming, Chen · 潘多 · 曹士英 · 张志刚 · 吴建军 · 陈景标

Physical Review Applied 2026

具体参数

总光学体积

11.6 L

绝对频率

384228115200.7(2.7) kHz

频率不稳定度

1.91×10⁻¹³

频率不稳定度

5.29×10⁻¹⁴

复现性

3.66×10⁻¹²

技术优势

消除多普勒背景

采用调制转移光谱锁定到⁸⁷Rb超精细跃迁，避免了双光子跃迁方案中的多普勒本底，从而获得更高信噪比和灵敏度。

体积只有11.6升

光频标和光频梳的总光学体积为11.6升，满足便携化部署需求，可用于现场计量或可移动时间基准。

短稳进到10⁻¹³量级

通过光频梳产生的微波信号相位锁定于光频标，1 s不稳定度1.91×10⁻¹³，1000 s达到5.29×10⁻¹⁴，电子域性能接近光钟水平。

应用场景

• 便携式原子钟：11.6升整机可直接搬至现场，替代笨重台式光钟作为可移动时间基准。
• 光学频率标准：锁定⁸⁷Rb超精细跃迁并消除多普勒本底，提供比双光子方案更好的信噪比。
• 量子通信授时：低噪声微波信号相位锁定光频标，可为量子网络节点提供精密时钟同步。
• 卫星导航授时：高稳定度时基可提升星载钟的守时性能，减小导航授时误差。
• 航空精密测量：紧凑体积和抗多普勒特性适合机载/星载环境，用于精密频率计量。