近期，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院梅刚华研究团队研制的铷原子钟，测得9.0×10-14τ-1/2（1s~100s）的短期频率稳定度测量结果。这是铷原子钟频率稳定度指标首次进入10-14τ-1/2量级。相关论文近日为国际权威期刊《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》上发表，并在IEEE官方网站先期刊出。

频率稳定度是原子钟的核心指标。为了进一步改善铷原子钟的频率稳定度，研究人员从提高原子信号信噪比、降低探寻微波的相位噪声和抑制原子体系的环境敏感性三方面入手。物理系统设计采用了具有自主知识产权的开槽管微波腔、内径为40 mm的大尺寸铷气泡、高光谱纯度抽运光源和双重滤光等新技术，将原子信号信噪比决定的频率稳定度提升到4.7×10-14τ-1/2水平。设计了一款低相噪频率综合器，将电路噪声对铷钟稳定度的影响控制在6.0×10-14τ-1/2 水平。研究人员还利用密封箱实现物理系统与大气环境的隔离，将大气环境气压波动对铷钟稳定度的影响减小了一个数量级。基于以上技术，研制出新型铷原子钟原理样机。利用主动型氢钟（H-maser）和超腔光生微波（OMG）作为参考源，测量了铷钟频率稳定度。扣除参考源影响后的结果显示，铷钟短期频率稳定度分别为9.0×10-14τ-1/2 (1s~100s)和 9.1×10-14τ -1/2 (1s~100s)，如下图中红色虚线所示。

铷原子钟是目前市场占有率最高的原子钟，广泛用于卫星导航、通信、电力、金融等国防和经济领域。商用小型化铷钟频率稳定度多在10-11τ-1/2到10-12τ-1/2水平。梅刚华团队的此项结果创造了铷钟频率稳定度新的国际纪录，而此前的国际纪录也是由该团队保持，为我国北斗卫星导航系统研制的第三代星载铷原子钟，频率稳定度为7.0×10-13τ-1/2，是国际首款稳定度为10-13τ-1/2量级的铷原子钟。此次技术突破，进一步扩大了我国铷原子钟技术的领先优势，对于发展高品质微波振荡器技术、研制新一代北斗系统星载原子钟具有重要意义。

该突破性进展以“Realization of a Rubidium Atomic Frequency Standard with Short-Term Stability in 10-14τ-1/2 Level”为题发表在《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》 上（Early Access），博士生崔家齐为第一作者，梅刚华、钟达为通讯作者，精密测量院为唯一完成单位。

   文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10379164