空间冷原子钟原位探测微波腔设计

作者:王新文; 高源慈; 赵剑波; 彭向凯; 任伟; 项静峰; 张镇; 董功勋; 刘亢亢; 屈求智; 刘亮*; 吕德胜*
来源:中国激光, 2019, 46(09): 45-50.

摘要

高精度空间冷原子钟在基础物理研究、导航定位系统,以及深空探测领域均有重要应用。为此,设计了一种结合激光冷却与原子原位探测方案的新型微波腔,在该微波腔中心可以俘获与冷却铷原子,然后在微重力环境下对冷原子样品开展原子钟操作。该方案相对于已有的空间冷原子钟方案,在减少冷原子损耗、死时间占比和分布腔相移上具有较大的优势。分析了微波腔的详细结构与光学设计,确定了微波腔需要的基本参数,并对微波腔内部的微波磁场进行了仿真分析。在已完成研制的微波腔内开展特性测试,测试与仿真结果说明,所设计微波腔的性能可以满足不确定度优于1×10-16的高精度空间冷原子钟的要求。