王柯穆，杜志静，薛文祥，郝强，张首刚

一种设定POP铷原子钟气泡工作温度的方法研究

王柯穆1,2,3，杜志静1,2，薛文祥1,2，郝强1,2，张首刚1,2

（1. 中国科学院 国家授时中心，西安 710600；2. 中国科学院 时间频率基准重点实验室，西安 710600；3. 中国科学院大学，北京 100049）

原子气泡工作温度以不同的方式影响POP铷原子钟短期稳定度和长期稳定度，短期稳定度最优工作温度点与长期稳定度最优工作温度点越接近，原子钟稳定度越好。基于POP铷原子钟建立了温度-碰撞频移曲线测量系统，以微波探测法为例，介绍了一种高效简便的零温度系数点测量方法，测量了几种不同比例氮气和氩气的缓冲气体组合的原子气泡零温度系数点，给出了满足POP原子钟10-15长期Allan方差所需的控温精度，并分析了设计值与实验拐点位置差别的原因。最后，分析POP Ramsey信号大小随温度的变化曲线，找到了符合短期稳定度的最优工作温度。

POP铷原子钟；温度；短期稳定度；长期稳定度；缓冲气体

0 引言

原子钟利用原子内部的能级跃迁作为参考信号，其谱线宽度窄、中心频率稳定，并且极少受外界干扰的优点，使原子钟能够成为比其他信号发生器性能更优越的精密器件[1]。除了可以测定物理常数和检验基础物理理论，原子钟在通讯、导航、定位等方面也有着相当广泛的应用[2]。POP铷原子钟兼备体积小、功耗低和性能高三大优点，作为星载原子钟近年被国内外大量研究[3-5]。

POP铷原子钟气泡的工作温度设定会影响其稳定度性能，从……