1 中北大学仪器与电子学院, 山西 太原 030051
2 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
频率稳定度是评价相干布局囚禁(CPT)原子钟性能的重要指标,而原子气室内部缓冲气体的种类及其气压比是影响CPT原子钟频率稳定度的主要因素。选用Ar与N2为缓冲气体,从理论上对其温度频移特性进行仿真分析,并在不同缓冲气体气压比例的条件下实验测量了CPT原子钟的温度频移特性。根据理论与实验结果确定了原子气室内部缓冲气体最佳的比例,并给出了与之对应的最小温度频移工作点。研究结果对设计CPT原子钟原子气室内部的缓冲气体气压比及其工作温度具有借鉴作用。
原子与分子物理 原子钟 原子气室 频率稳定度 温度频移 激光与光电子学进展
2019, 56(12): 120201
Author Affiliations
Abstract
1 Science and Technology on Electronic Test and Measurement Laboratory, North University of China, Taiyuan 030051, China
2 Key Laboratory of Time and Frequency Primary Standards, National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710600, China
As the key part of chip-scale atomic clocks (CSACs), the vapor cell directly determines the volume, stability, and power consumption of the CSAC. The reduction of the power consumption and CSAC volumes demands the manufacture of corresponding vapor cells. This overview presents the research development of vapor cells of the past few years and analyzes the shortages of the current preparation technology. By comparing several different vapor cell preparation methods, we successfully realized the micro-fabrication of vapor cells using anodic bonding and deep silicon etching. This cell fabrication method is simple and effective in avoiding weak bonding strengths caused by alkali metal volatilization during anodic bonding under high temperatures. Finally, the vapor cell D2 line was characterized via optical-absorption resonance. According to the results, the proposed method is suitable for CSAC.
020.1335 Atom optics 020.1670 Coherent optical effects 110.3960 Microlithography Chinese Optics Letters
2019, 17(4): 040202
1 中北大学仪器与电子学院, 山西 太原 030051
2 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
3 中国航天科技集团公司, 北京 100048
在微型定位、导航、授时(Micro-PNT)系统中,芯片原子钟(CSAC)作为微型时钟模块的核心,其发展关乎到Micro-PNT系统的定位精度与授时能力。原子气室作为芯片原子钟的“心脏”,其制备工艺直接决定着原子钟的体积、稳定度与功耗等多项性能指标。随着原子钟功耗的降低与体积的减小,加工制造出与之相适应的微型原子气室势在必行。从玻璃吹制法与微电子机械系统(MEMS)超精细加工法两个方面介绍了原子气室的加工工艺,综述了其研究进展,并分析了目前微型原子气室在制备工艺中存在的不足,对未来原子气室制备工艺的进一步优化具有一定的参考作用。
原子与分子物理学 芯片原子钟 原子气室 导航 定位 授时 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 060003
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
利用感应耦合等离子体深硅刻蚀机与阳极键合机,制备出了应用于芯片原子钟的碱金属气室。以AZ4620光刻胶为硅片掩模,研究了深硅刻蚀后硅表面的形貌特征,对比了不同结构下深硅刻蚀速率。经过阳极键合,获得了三明治结构的微碱金属气室,并检测其饱和吸收谱线。实验结果表明:制备出的微碱金属气室在温度为80 ℃条件下出现明显的饱和吸收现象。
原子与分子物理学 芯片原子钟 碱金属气室 饱和吸收 感应耦合等离子体 阳极键合 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040201
