Kinesiska forskare har utvecklat en pulsad optiskt pumpad (POP) atomklocka med en frekvensstabilitet på 4,7 x 10 ^-15 klockan 10 ⁴ sekunder baserat på en ny design.

Framgången är anmärkningsvärd eftersom atomklockor – som ofta anses vara den mest stabila frekvensstandarden för tidtagning – är avgörande komponenter i globala navigationssystem och internationella kommunikationstjänster, och frekvensstabilitet är nyckeln till deras noggrannhet.

POP -atomur är ett viktigt forskningsfokus eftersom de är lätta och visar utmärkt frekvensstabilitet.

Forskningen leddes av Deng Jianliao från Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) vid den kinesiska vetenskapsakademin. Resultaten publicerades i Granskning av vetenskapliga instrument den 21 april 2020.

"Atomklockor använder ett kvantmekaniskt system som en 'pendel' där lokaloscillatorns frekvens är låst till övergången mellan atomenergitillstånd, sa Deng Jianliao, motsvarande författare till tidningen. "Atomklockans noggrannhet beror på att bestämma noggrannheten hos atomövergångens centrum och stabiliteten hos själva centralfrekvensen."

Den nya designen använder en kompakt optisk modul som består av en distribuerad Bragg-reflektor-laser (DBR) och en akusto-optisk modulator i en POP-ångcells-rubidium-atomklocka.

Att innehålla fysikpaketet i en förseglad vakuumkammare förbättrade temperaturkontrollen och minskade även den negativa påverkan av den barometriska effekten.

Deng noterade att atomklockan är "känslig för fluktuationer av många parametrar, " vilket gör det till en utmaning att optimera frekvensstabilitet på medellång till lång sikt i laserbaserade ångcellsklockor, såsom POP-klockor.

Frekvensstabiliteten på 4,7 × 10 ^-15 klockan 10 ⁴ sekunder som uppnås med den nya designen "är jämförbar med den toppmoderna POP-rubidiumklockan, " enligt studien.

Forskarna arbetar nu för att förbättra frekvensstabiliteten vid en genomsnittlig tid över 10 ⁴ sekunder och försöker också minska temperaturkänsligheten ytterligare.