资料介绍
测试测量技术
星载MEMS原子钟稳频系统的优化及实验研究
1 引言
相干布居俘获CPT(Coherent Population
Trapping)是原子与相干光相互作用所产生的一种量子干涉现象。利用高分辨CPT光谱研
制出的被动型CPT原子频标具有体积小、功耗低、启动快等特点。CPT频标是原理上唯一
能制成芯片级尺寸的原子频标，不仅在基础研究领域有重大意义，而且在深空探测、卫
星导航、航天航空、数字通信、同步系统等对时间、频率要求严格的领域有着广泛的应
用前景。20世纪90年代以来，激光冷却技术飞速发展，极大促进冷原子钟、光钟以及基
于相干布居俘获的CPT原子钟的发展。这里介绍一种星载MEMS原子钟稳频系统的优化及实
验研究。
2 CPT原子钟工作原理
用频率为ω1和ω2的两束激光和两超精细能级与激发态构成的A
三能级作用，当两束激光满足双光子共振条件时，原子布居数被捕获在基态的两个超精
细能级上。不再吸收光子；当其中一束光的频率在原子共振频率附近扫描时，光在原子
介质中的透射强度呈现为电磁诱导透明信号，电磁诱导透明信号经过处理后，可作为误
差信号来锁定与调制驱动信号有关的本振信号，从而实现原子钟环路。得到高精度和高
稳定度的频率标准，其评价指标为：短期稳定性和频率漂移。CPT效应是由激光与原子相
互作用产生的，其窄小带宽对激光频率稳定性提出高要求。只有当激光频率稳定性满足
要求，持续产生CPT效应，才能确保原子钟的计量精度。
3 稳频
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