基于原位探测的空间冷原子钟的性能分析

彭向凯; 任伟; 项静峰; 王新文; 刘亮; 吕德胜

doi:doi:10.3788/AOS201939.0802001

光学学报, 2019, 39 (8): 0802001, 网络出版: 2019-08-07

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Performance Analysis of Space Cold Atomic Clock Based on In-Situ Atomic Detection

彭向凯 ^1,2任伟 ¹项静峰 ¹王新文 ^1,2刘亮 ^1,2,*吕德胜 ^1,2,**

作者单位

¹ 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室中国科学院冷原子物理中心, 上海 201800

² 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049

图 & 表

图 1. 腔内冷却空间冷原子钟物理系统结构图

Fig. 1. Physical structure of space cold atomic clockbased on intracavity cooling

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图 2. 集成在微波腔上的光学设计方案

Fig. 2. Optical design integrated in microwave cavity

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图 3. 基于环形腔方案的CACES及基于腔内冷却方案的原位探测原子钟的时序图

Fig. 3. Sequence diagrams of CACES based on ring-cavity scheme and atomic clock based on intracavity cooling and in-situ atomic detection

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图 4. 基于环形腔方案的CACES和基于腔内冷却方案的原位探测原子钟的Dick效应

Fig. 4. Dick effects of CACES based on ring-cavity scheme and atomic clock based on intracavity cooling and in-situ atomic detection

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图 5. 基于环形腔方案的CACES和基于腔内冷却方案的原位探测原子钟的量子投影噪声

Fig. 5. Quantum projection noises of CACES based on ring-cavity scheme and atomic clock based on intracavity cooling and in-situ atomic detection

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图 6. 基于腔内冷却方案的原位探测原子钟的预期稳定度

Fig. 6. Expected stability of atomic clock based on intracavity cooling and in-situ atomic detection

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图 7. 柱形腔内相位分布的仿真图。(a)横截面示意图;(b)纵截面示意图;(c)横截面上一条路径上的相位分布图

Fig. 7. Simulation diagrams of phase distribution in cylindrical cavity. (a) Diagram of cross section; (b) diagram of longitude section; (c) phase distribution of one path on cross section

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图 8. 不同关断比下微波泄漏频移的不确定度

Fig. 8. Uncertainty of microwave leakage frequency shift at different turn-off radios

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彭向凯, 任伟, 项静峰, 王新文, 刘亮, 吕德胜. 基于原位探测的空间冷原子钟的性能分析[J]. 光学学报, 2019, 39(8): 0802001. Xiangkai Peng, Wei Ren, Jingfeng Xiang, Xinwen Wang, Liang Liu, Desheng Lü. Performance Analysis of Space Cold Atomic Clock Based on In-Situ Atomic Detection[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(8): 0802001.

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图 1. 腔内冷却空间冷原子钟物理系统结构图

Fig. 1. Physical structure of space cold atomic clockbased on intracavity cooling

图 2. 集成在微波腔上的光学设计方案

Fig. 2. Optical design integrated in microwave cavity

图 3. 基于环形腔方案的CACES及基于腔内冷却方案的原位探测原子钟的时序图

Fig. 3. Sequence diagrams of CACES based on ring-cavity scheme and atomic clock based on intracavity cooling and in-situ atomic detection

图 4. 基于环形腔方案的CACES和基于腔内冷却方案的原位探测原子钟的Dick效应

Fig. 4. Dick effects of CACES based on ring-cavity scheme and atomic clock based on intracavity cooling and in-situ atomic detection

图 5. 基于环形腔方案的CACES和基于腔内冷却方案的原位探测原子钟的量子投影噪声

Fig. 5. Quantum projection noises of CACES based on ring-cavity scheme and atomic clock based on intracavity cooling and in-situ atomic detection

图 6. 基于腔内冷却方案的原位探测原子钟的预期稳定度

Fig. 6. Expected stability of atomic clock based on intracavity cooling and in-situ atomic detection

图 7. 柱形腔内相位分布的仿真图。(a)横截面示意图;(b)纵截面示意图;(c)横截面上一条路径上的相位分布图

Fig. 7. Simulation diagrams of phase distribution in cylindrical cavity. (a) Diagram of cross section; (b) diagram of longitude section; (c) phase distribution of one path on cross section

图 8. 不同关断比下微波泄漏频移的不确定度

Fig. 8. Uncertainty of microwave leakage frequency shift at different turn-off radios

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图 4. 基于环形腔方案的CACES和基于腔内冷却方案的原位探测原子钟的Dick效应

Fig. 4. Dick effects of CACES based on ring-cavity scheme and atomic clock based on intracavity cooling and in-situ atomic detection

图 5. 基于环形腔方案的CACES和基于腔内冷却方案的原位探测原子钟的量子投影噪声

Fig. 5. Quantum projection noises of CACES based on ring-cavity scheme and atomic clock based on intracavity cooling and in-situ atomic detection

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图 7. 柱形腔内相位分布的仿真图。(a)横截面示意图;(b)纵截面示意图;(c)横截面上一条路径上的相位分布图

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