基于外腔半导体激光器的微型原子钟
Miniature atomic clock based on external cavity diode laser
  
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中文摘要:
      为了解决传统微型和芯片级相干布居囚禁(Coherent Population Trapping, CPT)原子钟使用的垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)线宽大的问题,采用自研的激光芯片和毫米量级尺寸的光学元件,设计了一种适用于微型CPT铷原子钟、波长为795 nm的微型外腔半导体激光器(External Cavity Diode Laser, ECDL),该激光器尺寸小于1 cm3,且具有线宽窄、直接调制特性好的特点。基于该ECDL,首次实现了非VCSEL光源的微型原子钟设计验证,短期频率稳定度达到3.70 × 10-11@1 s,1.35 × 10-12@1 000 s,对后续研制高性能微型甚至芯片级原子钟产品具有重要意义。
英文摘要:
In order to solve the problems of wide linewidth of the vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) used in traditional miniature and chip scale coherent population trapping (CPT) atomic clocks, a micro external cavity diode laser (ECDL) for CPT rubidium atomic clocks with a wavelength of 795 nm was designed using a self?developed laser chip and millimeter sized optical components. The laser has a size of less than 1 cm3 and features narrow linewidth and good direct modulation characteristics. Based on this ECDL, a miniature atomic clock with non?VCSEL light source has been achieved for the first time, with a short?term frequency stability of 3.70 × 10-11@1 s and 1.35 × 10-12@1 000 s. This is of great significance for the subsequent realization of high?performance miniature or even chip?scale atomic clock products.
作者单位
廉吉庆1,2,3, 潘多2, 赵天2,4, 黄鹏翔5, 陈景标2,6 1.西安电子科技大学 机电工程学院陕西 西安 710071
2.北京大学 电子学院 量子电子学研究所 光子传输与通信全国重点实验室
北京 100871
3.兰州空间技术物理研究所
甘肃 兰州 730000
4.国测量子科技(浙江)有限公司
浙江 湖州 313098
5.温州大学 电气与电子工程学院
浙江 温州 325035
6.合肥国家实验室
安徽 合肥 230088 
中文关键词:  外腔半导体激光器  相干布居囚禁  微型原子钟  窄线宽激光器
英文关键词:external cavity diode laser  coherent population trapping  miniature atomic clock  narrow linewidth laser
基金项目:
DOI:10.11823/j.issn.1674-5795.2025.02.02
引用本文:廉吉庆, 潘多, 赵天, 黄鹏翔, 陈景标.基于外腔半导体激光器的微型原子钟[J].计测技术,2025,45(2):26~32.
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